"Hon hade praktiskt taget inga varningstecken eller symtom, "Poore sa." Ingen kunde säga varför hennes cancer inte upptäcktes tidigare eller varför den var resistent mot den behandling de försökte. "
När Poore lärde sig genom sina högskolestudier, cancer har traditionellt ansetts vara en sjukdom i det mänskliga genomet -; mutationer i våra gener tillåter celler att undvika död, föröka sig och bilda tumörer.
Men när Poore såg en studie från 2017 i Vetenskap som visade hur mikrober invaderade en majoritet av bukspottskörtelcancer och kunde bryta ner det huvudsakliga kemoterapimedicinet som gavs till dessa patienter, han var fascinerad av tanken att bakterier och virus kan spela en större roll i cancer än någon tidigare hade tänkt på.
Poore är för närvarande en MD/Ph.D. student vid University of California San Diego School of Medicine, där han genomför sitt examensarbete i Rob Knights laboratorium, Ph.D., professor och chef för Center for Microbiome Innovation.
Tillsammans med en tvärvetenskaplig grupp medarbetare, Poore och Knight har utvecklat en ny metod för att identifiera vem som har cancer, och ofta vilken typ, genom att helt enkelt analysera mönster av mikrobiellt DNA -; bakteriell och viral -; finns i deras blod.
Studien, publicerad 11 mars, 2020 i Natur , kan förändra hur man betraktar cancer, och diagnosen.
Nästan alla tidigare cancerforskningsinsatser har antagit att tumörer är sterila miljöer, och ignorerade det komplexa samspelet mänskliga cancerceller kan ha med bakterierna, virus och andra mikrober som lever i och på våra kroppar.
Antalet mikrobiella gener i våra kroppar är betydligt fler än antalet mänskliga gener, så det borde inte vara förvånande att de ger oss viktiga ledtrådar till vår hälsa. "
Rob Knight, Ph.D., professor och chef för Center for Microbiome Innovation
Forskarna tittade först på mikrobiella data som finns tillgängliga från The Cancer Genome Atlas, en databas av National Cancer Institute som innehåller genomisk och annan information från tusentals patienttumörer. Till teamets kunskap, det var den största ansträngning som någonsin gjorts för att identifiera mikrobiellt DNA i människosekvensbestämningsdata.
Från 18, 116 tumörprover, representerar 10, 481 patienter med 33 olika cancertyper, framkom olika mikrobiella signaturer, eller mönster, associerad med specifika cancertyper. Några förväntades, såsom sambandet mellan humant papillomvirus (HPV) och livmoderhals, cancer i huvud och nacke, och sambandet mellan Fusobacterium arter och mag -tarmcancer. Men laget identifierade också tidigare okända mikrobiella signaturer som starkt diskriminerade mellan cancertyper. Till exempel, närvaron av Faecalibacterium arter skilde tjocktarmscancer från andra cancerformer.
Beväpnad med mikrobiomprofilerna för tusentals cancerprover, forskarna utbildade och testade sedan hundratals modeller för maskininlärning för att associera vissa mikrobiella mönster med förekomsten av specifika cancerformer. Maskininlärningsmodellerna kunde identifiera en patients cancertyp med endast mikrobiella data från hans eller hennes blod.
Forskarna tog sedan bort cancer av hög kvalitet (steg III och IV) från datamängden och fann att många cancertyper fortfarande var urskiljbara i tidigare skeden när de enbart förlitade sig på blod-härledda mikrobiella data. Resultaten höll i sig även när teamet utförde den strängaste dekontaminering av bioinformatik på proverna, som tog bort mer än 90 procent av mikrobiell data.
För att avgöra om dessa mikrobiella mönster kan vara användbara i den verkliga världen, Riddare, Poore och team analyserade blodhärledda plasmaprover från 59 godkända patienter med prostatacancer, 25 med lungcancer och 16 med melanom, tillhandahålls av medarbetare vid Moores Cancer Center vid UC San Diego Health. Använder nya verktyg som de utvecklat för att minimera föroreningar, forskarna utvecklade en avläsning av mikrobiella signaturer för varje cancerpatientprov och jämförde dem med varandra och med plasmaprover från 69 friska, HIV-negativa volontärer, tillhandahålls av HIV Neurobehavioral Research Center vid UC San Diego School of Medicine.
Teamets maskininlärningsmodeller kunde skilja de flesta människor med cancer från dem utan. Till exempel, modellerna kunde korrekt identifiera en person med lungcancer med 86 procent känslighet och en person utan lungsjukdom med 100 procent specificitet. De kunde ofta berätta vilka deltagare som hade vilken av de tre cancertyperna. Till exempel, modellerna kunde korrekt skilja mellan en person med prostatacancer och en person med lungcancer med 81 procents känslighet.
"Förmågan, i ett enda blodrör, att ha en omfattande profil av tumörens DNA (natur) samt DNA:t av patientens mikrobiota (vård), så att säga, är ett viktigt steg framåt för att bättre förstå värd-miljö-interaktioner vid cancer, "sa medförfattaren Sandip Pravin Patel, MD, en medicinsk onkolog och medledare för experimentell terapi vid Moores Cancer Center vid UC San Diego Health.
"Med detta tillvägagångssätt, det finns potential att övervaka dessa förändringar över tid, inte bara som diagnos, men för långsiktig terapeutisk övervakning. Detta kan få stora konsekvenser för vården av cancerpatienter, och vid tidig upptäckt av cancer, om dessa resultat fortsätter att hålla i ytterligare tester. "
Enligt Patel, diagnos av de flesta cancerformer kräver för närvarande kirurgisk biopsi eller avlägsnande av ett prov från den misstänkta cancerplatsen och analys av provet av experter som letar efter molekylära markörer associerade med vissa cancerformer. Detta tillvägagångssätt kan vara invasivt, tidskrävande och kostsamt.
Flera företag utvecklar nu "flytande biopsier"-; metoder för att snabbt diagnostisera specifika cancerformer med hjälp av en enkel blodupptagning och teknik som gör det möjligt för dem att upptäcka cancerspecifika mänskliga genmutationer i cirkulerande DNA som sprids av tumörer. Detta tillvägagångssätt kan redan användas för att övervaka utvecklingen av tumörer för vissa typer av redan diagnostiserade cancerformer, men är ännu inte godkänd av U.S. Food and Drug Administration (FDA) för diagnostisk användning.
"Även om det har varit fantastiska framsteg när det gäller flytande biopsi och tidig upptäckt av cancer, nuvarande flytande biopsier kan ännu inte på ett tillförlitligt sätt skilja normal genetisk variation från sann tidig cancer, och de kan inte plocka upp cancer där mänskliga genomiska förändringar inte är kända eller inte kan upptäckas, "sa Patel, som också fungerar som biträdande chef för San Diego Center for Precision Immunotherapy.
Det är därför det ofta finns en risk att nuvarande flytande biopsier kommer att ge falskt negativa resultat vid låg sjukdomsbörda. "Det är svårt att hitta en mycket sällsynt mänsklig genmutation i en sällsynt cell som skjuts från en tumör, "Patel sa." De är lätta att förbise och du kanske får höra att du inte har cancer, när du verkligen gör det. "
Enligt forskarna, en fördel med cancerdetektering baserad på mikrobiellt DNA, jämfört med cirkulerande humant tumör -DNA, är dess mångfald mellan olika kroppsställen. Mänskligt DNA, i kontrast, är i stort sett densamma i hela kroppen. Genom att inte förlita sig på sällsynta mänskliga DNA -förändringar, studien tyder på att blodbaserade mikrobiella DNA-avläsningar kan exakt upptäcka förekomst och typ av cancer i tidigare skeden än nuvarande vätskebiopsitester, liksom för cancer som saknar genetiska mutationer som kan upptäckas av dessa plattformar.
Forskarna är snabba med att påpeka att det fortfarande finns möjlighet att blodbaserade mikrobiella DNA-avläsningar kan missa tecken på cancer och returnera ett falskt negativt resultat. Men de förväntar sig att deras nya tillvägagångssätt kommer att bli mer exakt när de förfinar sina maskininlärningsmodeller med mer data.
Och även om falska negativ kan vara mindre vanliga med det mikrobiella DNA -tillvägagångssättet, falska positiva -; att höra att du har cancer när du inte gör det; är fortfarande en risk.
Patel sa att bara för att en cancer upptäcks tidigt, det betyder inte att det alltid kräver omedelbar behandling. Vissa DNA-förändringar är icke-cancerösa, förändringar relaterade till åldrande, ofarlig eller självupplöst. Du skulle aldrig veta om dem utan testet. Det är därför mer screening och fler cancerdiagnoser inte alltid är bra, Patel sa, och bör bestämmas av expertkliniker.
Teamet varnade också för att även om en mikrobiell avläsning indikerar cancer, patienten skulle sannolikt behöva ytterligare tester för att bekräfta diagnosen, bestämma tumörens skede och identifiera dess exakta plats.
Knight sa att många utmaningar fortfarande ligger framför när hans team vidareutvecklar dessa första observationer till ett FDA-godkänt diagnostiskt test för cancer. Mest av allt, de måste validera sina resultat i en mycket större och mer mångsidig patientpopulation, ett dyrt företag. De måste definiera hur en "hälsosam" blodbaserad mikrobiell avläsning kan se ut bland många, olika människor. De skulle också vilja avgöra om de mikrobiella signaturer de kan upptäcka i mänskligt blod kommer från levande mikrober, döda mikrober eller döda mikrober som har spruckit upp, sprida deras innehåll -; en insikt som kan hjälpa dem att förfina och förbättra sitt tillvägagångssätt.
För att avancera blodbaserade mikrobiella DNA-avläsningar genom de nästa stegen mot godkännande från myndigheter, kommersialisering och klinisk tillämpning av ett diagnostiskt test, Knight och Poore har lämnat in patentansökningar och de grundade ett spinoutföretag som heter Micronoma, med medförfattare Sandrine Miller-Montgomery, Doktorsexamen, professor i praktik vid Jacobs School of Engineering och verkställande direktör för Center for Microbiome Innovation vid UC San Diego.
Den senaste studien kan leda till viktiga förändringar inom cancerbiologi, Sa Poore.
"Till exempel, det är vanligt att mikrobiologer använder många kontamineringskontroller i sina experiment, men dessa har historiskt sett sällan använts i cancerstudier, "sa han." Vi hoppas att denna studie kommer att uppmuntra framtida cancerforskare att vara "mikrobiellt medvetna". "
Forskarna föreslår också att cancerdiagnostik bara kan vara början för det nyupptäckta cancerassocierade blodmikrobiomet.
"Denna nya förståelse för hur mikrobiella populationer förändras med cancer kan öppna en helt ny terapeutisk väg, "Sade Miller-Montgomery." Vi vet nu att mikroberna finns där, men vad gör de? Och kan vi manipulera eller efterlikna dessa mikrober för att behandla cancer? "
Cancerkemikalie från vanlig tarmmikro
Forskare hittar nya sätt att skydda sig mot sjukdomar i MS -modellen
Medelhavsdiet främjar ett hälsosamt åldrande med ett hälsosammare tarmmikrobiom
Genetiskt justerade tarmbakterier minskar risken för kolorektal cancer hos möss, finner studie
Forskning visar att probiotika kan hjälpa till att bekämpa ångest och depression
Om du är över 50,
Lite bevis för mRNA COVID-19-vaccinassocierad trombocytopeni,
föreslår ny FDA -studie Även om en mängd vacciner har lanserats för att motverka coronavirus-sjukdomen 2019 (COVID-19), några allvarliga negativa effekter har rapporterats, i form av trombocytopeni. E
Snabbmat kan vara den främsta boven i tonårsdepression
Varför är depression ett så växande problem bland tonåringar i Amerika? Ett svar är vilken typ av mat de äter, enligt en ny studie av forskare vid University of Alabama i Birmingham. Tonårsdepressio
Förlust av tarmepitelbarriär ansvarig för COVID-19-relaterad MIS-C hos barn,
föreslår studie Medan coronavirus-sjukdomen 2019 (COVID-19) hos barn är relativt sällsynt och vanligtvis mild, vissa har varit kända för att återvända med en sällsynt men allvarlig, eller till och med