新的分析建立了结肠直肠癌的全球微生物特征

人们早就知道癌症是由于环境暴露造成的，例如不健康的饮食或吸烟。最近，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舞台：虽然胃癌可以由单一细菌物种幽门螺杆菌引起，肠道微生物在结肠直肠癌发展中的作用 - 第三常见全世界的癌症 - 不太清楚。为了确定它们的影响，关联研究旨在绘制结肠直肠癌患者肠道中的微生物如何与健康受试者中的微生物不同。

来自EMBL，特伦托大学及其国际合作者的研究人员现已分析了多种现有的结直肠癌微生物组关联研究以及新生成的数据。尽管环境，饮食和生活方式存在差异，但他们的荟萃分析确定了疾病特异性微生物组变化，这些变化具有全球稳健性 - 在三大洲的七个国家保持一致。他们的研究今天发表在Nature Medicine上。

来自德国海德堡欧洲分子生物学实验室(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。“

来自意大利特伦托大学的Nicola Segata：“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。这将使新的研究成为可能，旨在了解肠道微生物可能会导致癌症发展的因果关系。“

由EMBL科学家领导的这项研究的重点是一个过程，在这个过程中，某些肠道细菌将作为我们消化液一部分的胆汁酸变成可能致癌的代谢物。特伦托大学的相关研究表明，某些类型的细菌如何降解胆碱，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。此代谢物先前已被证明会增加心血管疾病风险，现在也可能与结直肠癌有关。

宏基因组研究的挑战之一是基于环境样本(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有关。这种所谓的分类学分析任务的目标是识别和量化样品中存在的细菌种类。“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，“这使得这是迄今为止基于微生物组的诊断最有希望的病例之一。”

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“在完全表征人体肠道微生物组进行关联研究的道路上”

在建立的与结肠直肠癌相关的可再现的微生物标志物组中，存在先前连接的细菌，例如核梭杆菌(Fusobacterium nucleatum)和新的微生物物种和基因。“在宏基因组数据的分析中，计算分析发挥了关键作用。我们需要开发算法以高分辨率和高精度识别微生物，”在特伦托大学领导这项研究的Segata说。“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，我们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，但迄今为止仍未使用标准实验工具进行探索。“继续努力以充分发现肠道微生物组的多样性可能会导致微生物组成员与其他人类疾病的其他关联。”

进一步扩大群组规模和人口多样性

研究还发现，荟萃分析中包含的队列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继续说道，“因此需要考虑地理和文化多样化的人群，以获得与结肠直肠癌确实全球相关的微生物特征。” 这也意味着包含来自代表性不足的人群的更多宏基因组样本并接近当前一些人类基因研究的样本量可以进一步改善这种关联并更好地推动未来基于微生物组的结肠直肠癌诊断和治疗策略。

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