Cell、Nature Medicine两篇文章:绘制第三大常见癌症肠道细菌全图谱

与肠道细菌关系最密切的癌症:癌症患者的肠道细菌与健康人的有何区别

【字体: 时间:2019年04月02日 来源:生物通

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  结直肠癌患者的肠道细菌会发生整体一致的变化。

  

生物通报道:很早,我们就知道癌症是由于不良生活习惯引起的,比如不健康的饮食或吸烟。近年来生活在我们身体内和身体上的微生物作为关键参与者进入了这个研究舞台,比如科学家们发现胃癌可以由单一细菌物种:幽门螺杆菌引起,但是关于全世界第三大常见癌症——结直肠癌的肠道细菌的影响,一直还没得到解答。

为了回答这个问题,来自欧洲分子生物学实验室(EMBL)等处的研究人员绘制了结肠直肠癌患者肠道中的微生物特征图谱,比较了这些肠道细菌与与健康受试者体内的肠道细菌有何不同。

这一研究成果公布在Nature Medicine杂志上。虽然存在环境,饮食和生活方式的差异,但这项研究结果对于全球三大洲的七个国家均适用。

文章作者之一,EMBL的Georg Zeller说:“我们使用严格的机器学习分析来鉴定结直肠癌的微生物特征。我们在早期癌症阶段和多项研究中验证了这些特征,因此它们可以作为未来非侵入性癌症筛查的基础。”

另外一位作者,Nicola Segata说:“我们不仅在人群中建立了与结肠直肠癌相关的肠道微生物组,而且还发现了具有相似预测能力的微生物代谢特征。这有助于帮助科学家们了解肠道微生物导致癌症发展的因果关系。”

这项研究的重点在于哪一些肠道细菌能将我们消化液的组成部分:胆汁酸转变成能致癌的代谢物。研究表明某些类型的细菌能降解胆碱,胆碱是肉类和其他食物中所含的必需营养素,并将其转化为潜在的危险代谢物。

之前的研究证明这些代谢物会增加心血管疾病风险,现在也可能与结直肠癌有关。

作为一项宏基因组研究,最新研究需要基于环境样本(如粪便)中微生物的遗传物质,将基因片段与它们所属的各种微生物联系在一起,这是一项研究挑战,“尽管在分类学分析和统计分析方面采用了不同的方法,但我们的研究得出了非常相似的结论,”EMBL组组长Peer Bork表示,“因此这也是迄今为止通过基于微生物组的诊断方法中最有希望的案例之一。”

通往完全表征人体肠道微生物组关联研究的道路

在宏基因组数据的分析中,计算分析发挥了关键作用。研究人员需要开发算法,高分辨率和高精度识别微生物,寻找在一种潜在危险的代谢物中降解胆碱的基因就是一个很好的例子。这种基因通常由一种没有名字的细菌物种携带进入肠道微生物组,研究人员今年早些时候在另一项工作中发现了这种基因。

在Cell杂志上发表的另一项研究中,Segata和他的研究小组通过宏基因组学确定了数百种微生物,这些微生物在肠道微生物组中很普遍,但迄今为止还未使用标准实验工具进行探索过。

“充分探索肠道微生物组的多样性,可能有助于发现微生物组成员与其他人类疾病的其他关联。”

进一步扩大规模和多样性

研究还发现,宏基因组分析中包含的样品数量和大小是建立肠道微生物组与结直肠癌之间强关联的关键。

“肠道微生物组很大程度上依赖于饮食,生活方式和环境等因素,”Segata继续说,“因此需要考虑地理和文化多样化的人群,获得与结肠直肠癌全球相关的微生物特征。”

因此可以考虑进一步收集样品量,进一步改善之前研究发现的关联性,从而更好地推动未来基于微生物组的结肠直肠癌诊断和治疗。

(生物通:万纹)

原文标题:

Extensive Unexplored Human Microbiome Diversity Revealed by Over 150,000 Genomes from Metagenomes Spanning Age, Geography, and Lifestyle




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