两篇Nature医学证实:大便中的肠道细菌或能预测结直肠癌
2019/04/06
一坨有味道的翔在研究人员眼里或许是个宝,最新研究发现通过检测大便中的细菌或可以预测直肠癌。


说起大便,很多人可能会掩鼻皱眉。如今越来越多的科学研究试图从粪便中分析肠道菌群的特点,以期获得有关疾病的线索。

肠道菌群是指生活在肠道中的微生物群体,它们可用于预测结直肠癌的发生。结直肠癌是消化道最常见的恶性肿瘤之一。它是女性第二大常见癌症,也是男性第三大常见癌症。

近日,一国际科学家团队研究发现,结直肠癌与肠道微生物群模式的变化之间存在联系,而这种变化并不依赖于研究对象的饮食习惯。这一发现为开发能够预测疾病出现的非侵入性检测铺平了道路。研究结果发表在《Nature Medicine》上。


两大重要研究结果

该研究确定了与结直肠癌相关的微生物群,并在微生物代谢中发现了可用于预测疾病发生的特征。

这项研究还有两个重要的成果。一是在结直肠癌患者的肠道中发现了一种特殊的细菌,这种细菌常见于口腔和呼吸道。另一个是结直肠癌与微生物酶基因存在相关性,微生物酶降解胆碱,而胆碱是必需的维生素B群营养素。

研究发现,结直肠癌患者体内的具核梭杆菌(Fusobacterium nucleatum)水平高于健康个体。这种细菌通常生活在口腔的某些区域,而在胃肠道等其他部分出现则被认为是致命的。

圣保罗大学(University of Sao Paulo)生物信息学博士Andrew Maltez Thomas说:“在结肠直肠癌患者中,大量的口腔细菌往往会进入肠道。这种迁移可能导致肠道炎症,进而引发肿瘤。然而,我们不知道这种迁移的真正原因,只知道肠道中这些细菌的存在与结直肠癌之间存在联系,这种联系值得进一步研究。”

另一项发现是,在结直肠癌患者的粪便样本中发现了一种重要的微生物酶胆碱三甲胺裂解酶(cutC)基因,这一发现进一步证实了肠道微生物群与脂肪饮食之间存在致癌联系的可能性。Thomas说:“当这种酶分解大量红肉和其他脂肪类食物中的胆碱时,会释放出一种众所周知的致癌物质——乙醛。”

有关联并不意味着有因果关系

在过去的10年里,有关肠道微生物群与人类健康之间联系的研究不断发展,但这项新研究的创新之处是,它将细菌视为疾病发展的标志。

该文章的合作者Emmanuel Dias-Neto说:“标记物通常与肿瘤细胞直接相关。我们使用不同的概念。我们的分析是基于生活在肠道内的数百种细菌中相对较少的细菌集合的变化。”

从肠道微生物群中获得的DNA测序,使研究人员能够识别每个粪便样本中存在的细菌,测量每个细菌的数量,并识别它们基因组中的变异,这些变异可能与不同的结果有关,比如结肠直肠癌的风险增加。

然而,需要强调的是,这项研究并没有显示肠道微生物群的改变会导致结直肠癌。

研究人员表示,“我们发现了一种关联,但这并不一定意味着有因果关系。特定的细菌是否会导致癌症或者癌症在结直肠导管中创造了一个不同的环境,从而使特定的细菌比其他细菌更有优势,我们还没有答案。”

多方助力,丰富研究数据

研究人员表示,这可以说是迄今为止规模最大的一次直肠癌研究,研究人员将宏基因组学、生物信息学和机器学习(使用人工智能)结合起来,分析了来自加拿大、中国、法国、德国、日本、美国等国家的969人的粪便样品。

研究小组分析了来自特伦托大学的五项公共研究和另外两项研究的数据。根据这七项研究的数据,他们能够识别酶和细菌,并找出肠道微生物群如何预测结直肠癌的发展。


图片来源:Pixabay

“样本的DNA测序需要区分微生物群DNA和人类DNA,这是鉴定和量化样本中存在的微生物及其基因种类的一种手段,” Thomas说。“我们从粪便样本中提取了DNA,并对其进行了测序。然后我们使用计算方法来分析数据,结果我们能够识别和量化物种和基因丰度。”

值得注意的是,这一发现也得到了特伦托大学计算生物学家Nicola Segata的证实,他也是该项目的海外主管。德国欧洲分子生物学实验室(European Molecular Biology Laboratory, EMBL)进行的另一项有关肠道微生物群与癌症之间联系的研究也进一步证实了这一发现。更为巧合的是,关于EMBL研究的一篇文章发表在同一期的《Nature Medicine》杂志上。


Thomas说到,“在准备论文的过程中,我们与另一个小组交换了数据和信息,事实证明,这对加强我们的研究结果非常重要。尽管我们使用了机器学习技术和不同的统计方法,但我们得出了相同的结论,即肠道微生物群可以预测不同人群和研究中结直肠癌的存在。”

参考文献:

Intestinal bacteria can be used to predict occurrence of colorectal cancer


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