Nový výskum odhaľuje bakteriálne PSČ kolorektálneho karcinómu na predpovedanie a prežitie

Nový výskum odhaľuje bakteriálne PSČ kolorektálneho karcinómu na predpovedanie a prežitie

Nedávna štúdia ukazuje, že baktérie žijúce v kolorektálnych nádoroch tvoria odlišné ekosystémy, ktoré sú úzko spojené s progresiou ochoreniaNa výsledky pacientov. Zdá sa, že tieto „tkanivové“ mikróby zohrávajú zásadnú úlohu pri formovaní biológie nádoru a môžu pomôcť predpovedať prežitie pacienta presnejšie ako samotné tradičné klinické faktory.

Výskum uskutočnili vedci z BGI Genomics v spolupráci s Uppsalskou univerzitou, Umeå University a KTH Royal Institute of Technology. Vyšlo v rKomunikácia prírodyZačiatkom decembra 2025.

Analýzou takmer 1000 vzoriek kolorektálneho karcinómu výskumníci identifikovali špecifické mikrobiálne vzorce spojené s umiestnením nádoru, genetickými charakteristikami a výsledkami pacienta. Na základe týchto vzorov tiež vyvinuli nové skóre mikrobiálneho rizika (MRS), ktoré poskytuje praktický spôsob transformácie zložitých údajov o mikrobiómoch na prognostické poznatky.

Táto práca stavia na dlhodobej spolupráci medzi BGI Genomics a výskumnou sieťou U-CAN vo Švédsku. Apredchádzajúce štúdiumtým istým tímom, uverejnené v rPrírodaminulý rok vytvorila komplexný genómový rámec pre kolorektálny karcinóm pomocou rozsiahleho sekvenovania celého genómu a transkriptómu. Nový výskum rozširuje tento rámec tak, aby zahŕňal zásadnú novú dimenziu – systematickú charakterizáciu mikróbov rezidentných v tkanive – a poskytuje hlbší pohľad na komplexnú biologickú krajinu kolorektálneho karcinómu.

Mikrobiálne spoločenstvá sa líšia zľava doprava

Jedným z najpozoruhodnejších zistení je, že anatomická lokalizácia nádoru má významný vplyv na jeho mikrobióm. Rakoviny, ktoré vznikajú na pravej a ľavej strane hrubého čreva, obsahujú výrazne odlišné mikrobiálne spoločenstvá.

Dominovali pravostranné nádoryFirmicutesBaktérie, vrátane rodín akoLachnospiraceae(napr.Blautia) ARuminococcaceae(vrátaneFaecalibacterium). Tieto nádory obsahovali veľké množstvo baktérií, ale vykazovali nižšiu celkovú mikrobiálnu diverzitu.

Naproti tomu ľavostranné a rektálne nádory podporovali rôznorodejšie spoločenstvá s nižším výskytom baktérií. Tieto miesta boli obohatené o mikróby ako naprEscherichia coli (E.coli),Akkermansia muciniphilaAPorphyromonasDruhy.

Rozdiel medzi nádorovým tkanivom a priľahlým normálnym tkanivom bol obzvlášť výrazný v pravom hrubom čreve. Niektoré baktérie súvisiace s rakovinou vrátane špecifických poddruhovFusobacterium nucleatumboli dôsledne obohatené o nádory bez ohľadu na ich umiestnenie.

Tieto mikrobiálne „podpisy“ boli overené v nezávislých kohortách pacientov. Pomocou modelov strojového učenia boli vedci schopní presne predpovedať, či nádor pochádza z pravej alebo ľavej strany hrubého čreva len na základe ich mikrobiómu. Pravostranné mikrobiálne profily sú tiež spojené so signálnymi dráhami súvisiacimi s hypoxiou, čo naznačuje, že podmienky s nízkym obsahom kyslíka v nádoroch napomáhajú výberu špecifických baktérií, ktoré zase môžu ovplyvniť správanie nádoru.

Mikróby menia genetiku nádoru

Štúdia tiež zistila silné spojenie medzi mikróbmi rezidentnými v nádore a genetickou krajinou kolorektálneho karcinómu.

Nádory s vysokým počtom genetických mutácií – bežnejšie v pravom hrubom čreve – obsahovali odlišné mikrobiálne spoločenstvá obohatené o baktérie pochádzajúce z úst. Patrili sem niekoľko poddruhovFusobacterium nucleatuma mikróby ako naprTreponéma.

Nádory s menším počtom mutácií vykazovali iný vzor. Tieto rakoviny sú bežnejšieE.colivrátane kmeňov nesúcich DNA poškodzujúci genómový ostrov pks. Tieto baktérie boli spojené so špecifickými vzormi mutácií a boli bežnejšie v ľavostranných nádoroch.

Dôležité je, že vedci zistili, že samotné mikrobiálne narušenie je definujúcim znakom kolorektálneho karcinómu. Vo všetkých genetických podtypoch boli nádory konzistentne obohatené o patogénne baktérie v porovnaní so susedným normálnym tkanivom. To naznačuje, že mikrobiálna nerovnováha nie je len vedľajším produktom genetických zmien, ale ústrednou zložkou tumorigenézy.

Baktérie naznačujú podtypovo špecifické správanie nádoru

Keď boli nádory stratifikované podľa zavedených molekulárnych podtypov, prognostický význam špecifických mikróbov sa stal ešte jasnejší.

Vysoké hladiny sú prítomné v nádoroch CMS2 – podtyp bežnejší u ľavostranných karcinómov a mladších pacientovEnterobacteriaceaenajmä pks-pozitE.coliboli silne spojené s horším prežitím. Tieto nádory tiež vykazovali známky zvýšenej hypoxie.

Naopak, v podtype CMS4 boli zvýšené hladiny Fusobacterium spojené s horšími výsledkami. Tieto nádory vykazovali oslabenú protinádorovú imunitnú odpoveď, vrátane zníženej aktivity CD8-pozitívnych T buniek.

Tieto výsledky ukazujú, že účinok konkrétnej baktérie závisí od molekulárneho podtypu a mikroprostredia nádoru. Ten istý mikroorganizmus môže signalizovať veľmi odlišné biologické správanie v závislosti od toho, kde a ako funguje.

Skóre mikrobiálneho rizika s klinickým potenciálom

Najrýchlejšie implementovateľným výsledkom štúdie je skóre mikrobiálneho rizika.

Kombináciou oboch vysoko rizikových baktérií (naprClostridiumdruhy) a typy ochrany (vrátaneFaecalibacterium prausnitzii), skóre mikrobiálneho rizika nezávisle predpovedalo prežitie pacienta. V niekoľkých analýzach zlepšila prognostickú presnosť nad rámec štandardných faktorov, ako je vek, štádium nádoru a genetika rakoviny. Ochranné mikrobiálne profily boli spojené so zníženou zápalovou signalizáciou, zatiaľ čo vysokorizikové profily boli v súlade so signálnymi dráhami, o ktorých je známe, že podporujú progresiu rakoviny.

To bolo pozoruhodné zistenieAkkermansia muciniphilačasto považovaný za prospešnú baktériu, bol spojený s horšou mierou prežitia, keď je prítomný vo veľkých množstvách v tkanive susediacom s nádormi. To zdôrazňuje kontextovo závislú úlohu mikróbov pri rakovine.

Celkovo tieto zistenia menia pohľad na kolorektálny karcinóm z choroby spôsobenej výlučne ľudskými bunkami na chorobu, ktorá je v podstate formovaná interakciami medzi ľudskou genetikou a mikróbmi rezidentnými v nádore. Dekódovaním mikrobiálnych „PSČ“ v rámci nádorov štúdia pridáva novú úroveň biologického pohľadu a otvára dvere pre personalizovanejšie prognostické hodnotenie.

Zatiaľ čo liečby založené na mikrobiómoch ešte nie sú na dosah, mikróby rezidentné v nádoroch sa objavujú ako dôležité biomarkery a potenciálne budúce ciele. Keďže sa genómové a mikrobiálne údaje naďalej zbližujú, pochopenie rakoviny môže čoraz viac vyžadovať pohľad za nádorové gény na komplexné mikrobiálne ekosystémy, ktoré ich obklopujú a interagujú s nimi.

O BGI Genomics

BGI Genomics so sídlom v Shenzhene v Číne je popredným svetovým poskytovateľom integrovaných riešení pre presnú medicínu. Naše služby pokrývajú viac ako 100 krajín a regiónov a zahŕňajú viac ako 2 300 zdravotníckych zariadení. V júli 2017 bola BGI Genomics (300676.SZ) oficiálne kótovaná na burze cenných papierov Shenzhen ako dcérska spoločnosť BGI Group.

Zdroje: