Отдавна се знае, че раковите заболявания възникват поради излагане на външни фактори, като нездравословна диета или пушене. Напоследък микробите, живеещи в и на нашето тяло, излязоха на сцената като ключови играчи. Оказа се, че един вид бактерия може да причини рак на стомаха - Helicobacter pylori. Ролята на чревния микробиом за развитието на рак на дебелото черво - третият най-често срещан рак в световен мащаб, е по-слабо изяснена. За да се определи неговото влияние, изследователи правят карта, която да показва как микробите, колонизиращи червата на пациенти с колоректален рак, се различават от тези, които обитават здрави индивиди.
Изследователи от Европейската лаборатория по молекулярна биология (EMBL), Университета в Тренто и техните международни сътрудници, анализират множество съществуващи микробиомни изследвания на колоректалния рак заедно с новополучени данни. Техните мета анализи установяват специфични за болестите промени в микробиомите, които са глобално стабилни. Те са проследени в седем страни на три континента, въпреки различията в околната среда, диетата и начина на живот. Тяхното проучване е публикувано в Nature Medicine.
Георг Целер от EMBL в Хайделберг, Германия казва: "Използвахме строг анализ на машинното обучение, за да идентифицираме микробните сигнатури за колоректален рак. Потвърдихме тези сигнатури при ранните стадии на рака и в множество изследвания, така че те могат да служат като основа за бъдещ неинвазивен скрининг на рак."
Никола Сегата от Университета в Тренто в Италия допълва: "Ние не само създадохме панел от червни микроби, свързани с колоректалния рак в популациите, но също така намерихме сигнатури в микробния метаболизъм, които имат сходна предсказваща сила. Те ще допринесат за новите изследвания, които да изяснят как чревният микробиом може да допринесе за развитието на рак."
Проучването, водено от учените на EMBL, се фокусира върху процес, при който някои бактерии в червата превръщат жлъчните киселини, които са част от нашите храносмилателни сокове, в метаболити, които могат да бъдат канцерогенни. Свързаното с това проучване от университета в Тренто показва как някои класове бактерии разграждат холина, съществено хранително вещество, съдържащо се в месото и други храни, и го превръщат в потенциално опасен метаболит. Този метаболит увеличава риска от сърдечно-съдови заболявания и сега може да бъде свързан и с колоректалния рак.
Едно от предизвикателствата на метагеномните изследвания, които се основават на генетичен материал от микроби в проби от околната среда, като например изпражненията, е да се свържат генетичните фрагменти с различните микробни организми, на които принадлежат. Целта на така нареченото таксономично профилиране е да идентифицира и да определи количествено бактериалните видове, присъстващи в пробата. "Въпреки различните подходи в таксономичното профилиране и статистическия анализ, нашите проучвания достигнаха до сходни заключения," казва лидерът на групата на ЕМБЛ Пиър Борк, "което прави това един от най-обещаващите случаи на диагностика чрез микробиома досега".
Учените са на път напълно да охарактеризират на микробиома в човешките черва, за да изследват връзката му с различни заболявания.
В панела от възпроизводими микробни маркери, за които е установено, че са свързани с рака на дебелото черво, има две бактерии, за които вече това се знае (Fusobacterium nucleatum), и нови микробни видове и гени.
"При анализа на метагеномните данни ключова роля играе изчислителният анализ. Трябваше да разработим алгоритми за идентифициране на микроби с много висока резолюция и прецизност", казва Сегата, който ръководи изследването в университета в Тренто. "Генът, който разгражда холина в потенциално опасен метаболит е добър пример. Този ген често се носи в чревния микробиом от бактериален вид, който няма име и който открихме по-рано тази година."
В тази предишна работа, публикувана в списание Cell, Сегата и неговата група идентифицират няколкостотин микробиомни вида, които преобладават в червата, но остават досега неизследвани. "Пълното разкриване на разнообразието на чревния микробиом може да доведе до намирането на още асоциации на микробите в червата с други човешки заболявания."
"Чревният микробиом е силно зависим от фактори като диета, начин на живот и околна среда", продължава Сегата "и като се вземат предвид географски и културно разнообразни популации е необходимо да се получат микробиомни сигнатури, които всъщност са свързани с колоректалния рак."
Това означава също, че включването на повече метагеномни проби от недостатъчно представени популации и приближаването на размера на пробата към някои настоящи човешки генетични изследвания може допълнително да подобри асоциацията и по-добре да управлява бъдещите диагностични и терапевтични стратегии за рака на дебелото черво
