Cercetătorii descoperă un model universal al microbiomului intestinal asociat cu cancerul colorectal
O analiză meta-analitică extinsă a constatat că cancerul colorectal lasă o amprentă microbiană reproducibilă în scaun și țesut tumoral, ridicând speranțe pentru cercetările viitoare în domeniul screening-ului, în timp ce subliniază fibra dietetică ca o posibilă modalitate de a modula bacteriile intestinale asociate cu cancerul.
O recentă meta-analiză publicată în revista Cell Host & Microbe a identificat o semnătură cuprinzătoare a microbiomului intestinal pentru pacienții cu cancer colorectal (CRC), care a fost constantă pe parcursul diferitelor grupe de vârstă și metode de secvențiere. Microorganismele îmbogățite în țesuturile tumorale au fost, de asemenea, prezente în semnăturile microbiomului fecal. Un consum mai mare de fibră dietetică a fost asociat cu scoruri mai mici ale semnăturii microbiomului CRC. Aceste descoperiri ar putea susține cercetările viitoare în evaluarea riscurilor de CRC, instrumente complementare de screening și modularea microbiomului legată de dietă ca parte a cercetării în prevenție.
Microbiomul intestinal cuprinde bacterii benefice și potențial dăunătoare într-o stare echilibrată. Un dezechilibru între cele două ar putea duce la schimbări hormonale și metabolice care contribuie la dezvoltarea bolilor cronice, inclusiv cancerul. Oamenii de știință au descoperit că modificările în compoziția microbiomului intestinal sunt asociate cu CRC. Aceste descoperiri au fost observate în studii cu puțini participanți și utilizând diferite metode analitice, motiv pentru care ele pot să nu fie generalizabile la nivel populațional. De asemenea, rămâne neclar dacă diferențele în colectarea probelor, metodele de extracție a acizilor nucleici, abordările de secvențiere, demografia, regiunile geografice și stadiile de apariție a CRC ar putea modifica semnăturile microbiomului intestinal.
În această meta-analiză, cercetătorii au explorat compoziția microbiomului intestinal a pacienților cu CRC din diferite grupuri de vârstă folosind analize de asociere și algoritmi de învățare automată (ML). Echipa a reanalizat 1.948 de probe de microbiom fecal prin secvențierea întregului genom (WGS), 4.831 de probe similare utilizând secvențierea 16S și 906 probe de țesut intestinal, inclusiv țesut tumoral și țesuturi adiacente non-tumorale. Aceștia au analizat datele de secvențiere recomputată din 6.779 de probe de scaun, obținute din 27 de studii desfășurate în 15 țări și indexate în PubMed. Cercetătorii au avut ca obiectiv diferențierea profilurilor microbiene fecale CRC față de cele de control și identificarea factorilor care pot influența acuratețea detectării.
Echipa a dezvoltat scoruri de clasificare CRC și a explorat dacă localizarea tumorii, apariția, stadiul și prezența leziunilor precursori (adenom colorectal) ar putea modifica descoperirile. Aceștia au clasificat CRC ca fiind cu apariție timpurie sau tardivă, pe baza diagnosticării înainte de vârsta de 50 de ani sau la vârsta de 50 de ani sau mai mult.
De asemenea, echipa a investigat dacă intervențiile dietetice ar putea altera scorurile de clasificare. Au efectuat o analiză funcțională a factorilor de virulență (VFs) și au comparat genomurile diferitelor linii de Fusobacterium pentru a explora dacă îmbogățirea CRC varia în funcție de zonă geografică. Aceștia au folosit profile de abundență la nivel de gen și analiză a coordonatelor principale (PCoA) pentru a compara compoziția microbiomului între seturi de date.
Echipa a utilizat, de asemenea, modele liniare cu efecte mixte (LMM) pentru a investiga dacă diferențele în structura microbiomului, determinate prin metode de secvențiere diferite, ar putea altera asocierile dintre microorganismele individuale și CRC. Aceștia au calculat aria sub curba caracteristicii de operare a receptorului (ROC) (AUC) pentru a evalua acuratețea predictivă a modelului. Rezultatele au fost comparate cu cele ale testului imunochemical fecal (FIT) și testului de sânge ocult fecal (FOBT), acolo unde au fost disponibile.
Echipa a obținut modele microbiene intestinale pentru pacienții cu CRC, care au fost generalizabile între studii și metode de secvențiere, în ciuda heterogenității substanțiale la nivelul studiului. Au observat, de asemenea, profile microbiome intestinale similare în cazurile de CRC cu apariție timpurie și tardivă. Semnăturile microbiene îmbogățite în tumori s-au aliniat cu profilele fecale. Aceste microorganisme au fost prezente în tumorile în stadiu incipient, dar detectarea fecală a fost mai puternică pentru tumorile avansate, distale și rectale. Acest lucru ar putea fi explicat prin faptul că microorganismele care colonizează tumorile sunt diluate în scaun, reducând detectarea non-invazivă a tumorilor în stadiu incipient și a celor din partea dreaptă.
Generațiile Fusobacterium, Parvimonas, Peptostreptococcus și Porphyromonas au fost îmbogățite la pacienții cu CRC. Aceste microorganisme au arătat, de asemenea, o îmbogățire similară în cazurile de apariție timpurie și tardivă. Diversitatea alfa și beta a rămas în mare parte similară, în ciuda vârstei la apariție. Pe de altă parte, microorganismele benefice care produc acizi grași cu lanț scurt (SCFAs), precum Lachnospira, au fost reduse ca număr. Aceste constatări microbiene au fost identificate în mod constant în seturile de date WGS și 16S, iar clasificatorii ML au obținut o performanță predictivă puternică în modelul unificat (AUC 0,84) și în analizele de excludere a unui studiu (AUC 0,70-0,94). Totuși, comparațiile disponibile sugerează că clasificatorii microbiomului nu se aliniază deocamdată cu performanța FIT pentru detectarea CRC, iar detectarea adenoamelor a rămas slabă și variabilă între cohorte. Descoperirile subliniază necesitatea unor studii mai ample pentru a evalua valoarea diagnostică complementară și combinată a acestor abordări.
Un consum mai mare de diete bogate în fibră, în principal de origine vegetală, a fost asociat cu scoruri mai mici de clasificare CRC. Reanalizele studiilor de intervenție dietetică au arătat, de asemenea, scoruri reduse după mai multe intervenții de creștere a fibrei, deși studiul nu a putut dovedi că fibra previne CRC prin această cale a microbiomului. Analiza funcțională la nivel genomic a arătat că microbiomurile asociate cu CRC erau îmbogățite pentru căile de degradare a aminoacizilor, stresul oxidativ și genele legate de respirație. Echipa a descoperit, de asemenea, sisteme de secreție bacteriană și VFs crescute în subclada F. nucleatum/F. periodonticum, care ar putea facilita aderența celulelor gazdă, supraviețuirea și activitatea tumor-promotoare. Anumite linii de Fusobacterium au arătat o îmbogățire variabilă geografică pentru CRC. De exemplu, F. periodonticum, F. varium și F. mortiferum au arătat o îmbogățire puternică a CRC în cohorte asiatice.
Rezultatele subliniază o semnătură a
