NÁRODNÍ ONKOLOGICKÝ PROGRAM
NOP online
ISSN 1802-887X
CANCON
 

Pacienti s kolorektálním karcinomem mají specifický střevní mikrobiom

O zhoubných nádorech je již desítky let známo, že vznikají v důsledku expozice různým faktorům v životním prostředí, jako je nezdravá strava či kouření. Poměrně nedávno bylo zjištěno, že klíčovou roli hrají i některé mikroby žijící na povrchu nebo uvnitř našeho těla. Zatímco zhoubný nádor žaludku může vyvolat jediný druh bakterie (Helicobacter pylori), méně jasný je způsob, jakým se střevní mikroby podílejí na vzniku kolorektálního karcinomu (CRC), což je celosvětově třetí nejčastěji se vyskytující zhoubný nádor. Cílem některých asociačních studií je zjistit, jak se mikroby žijící ve střevě pacientů s CRC liší od mikrobů žijících ve střevě zdravých účastníků dané studie.


Výzkumníci z Evropské laboratoře pro molekulární biologii (European Molecular Biology Laboratory, EMBL) spojili síly se svými kolegy z celého světa a analyzovali nejen výsledky stávajících asociačních studií zaměřených na střevní mikrobiom pacientů s CRC, ale také nově získaná data. Výsledné metaanalýzy popisují změny mikrobiomu specifické pro CRC, které jsou celosvětově robustní, tzn. konzistentní napříč sedmi zeměmi na třech různých kontinentech, navzdory odlišnostem v životním prostředí, stravě a životním stylu.

Dr. Georg Zeller, který pracuje v EMBL v německém Heidelbergu, vysvětlil: „K odhalení tzv. ‚mikrobiálního podpisu‘ pro kolorektální karcinom jsme použili robustní analýzu založenou na strojovém učení. Tyto ‚podpisy‘ jsme validovali v časných stadiích CRC i v řadě studií, v budoucnu by tedy mohly sloužit jako základ budoucího neinvazivního screeningu CRC.“

Dr. Nicola Segata z italské Trentské univerzity (University of Trento) doplnil: „Kromě toho, že jsme určili panel střevních mikrobů asociovaných s CRC napříč populacemi, jsme odhalili i ‚podpisy‘ v mikrobiálním metabolismu, které mají podobnou predikční schopnost. To se bude hodit v navazujícím výzkumu, který bude zaměřen na pochopení způsobů, jakými se střevní mikroby podílejí na vzniku zhoubného nádoru.“

První studie, kterou koordinovali autoři z EMBL [1], se zaměřuje na proces, kterým některé střevní bakterie přeměňují žlučové kyseliny – tedy součást našich trávicích šťáv – na metabolity, které mohou být potenciálně karcinogenní. Studie výzkumníků z Trentské univerzity [2] se zabývá způsobem, jakým některé skupiny bakterií odbourávají cholin, což je nepostradatelná živina obsažená v mase a některých dalších potravinách, a přeměňují ji na potenciálně nebezpečný metabolit, takzvaný trimethylamin (TMA). Již dříve bylo dokázáno, že TMA zvyšuje riziko vzniku kardiovaskulárního onemocnění; nyní se uvažuje i o jeho souvislosti se zvýšeným rizikem vzniku CRC.

Metagenomické studie jsou založeny na analýze genetického materiálu mikrobů, které jsou izolovány z environmentálních vzorků, v tomto konkrétním případě z lidské stolice. Poměrně náročným úkolem, který je prováděn v rámci metagenomických studií, je přiřadit nalezené fragmenty DNA konkrétním mikroorganismům, ze kterých tyto fragmenty pocházejí. Cílem tohoto tzv. „taxonomického profilování“ (taxonomic profiling) je určit druhy i množství bakterií, které jsou ve vzorku přítomny. „Navzdory různým přístupům k taxonomickému profilování i ke statistické analýze dospěly obě studie k velmi podobným závěrům,“ konstatoval dr. Peer Bork z heidelberské EMBL. „Proto naši práci považujeme za jednu z dosud nejslibnějších v oblasti diagnostiky založené na analýze mikrobiomu.“ (Pozn. překl.)

Německý tým ve své studii použil nový nástroj mOTUs2 [3], který v daném metagenomu dokáže velmi přesně identifikovat i kvantifikovat jednotlivé druhy bakterií. Tento nástroj byl vyvinut ve spolupráci s týmem prof. Sunagawy, který působí na švýcarské ETH Zürich. „Největší předností naší metody je to, že nám umožňuje kvantifikovat i ty bakterie, jejichž genom ještě nebyl důkladně zmapován,“ vysvětlil dr. Zeller. „Některé druhy střevních bakterií totiž zatím nebyly izolovány ani kultivovány v laboratoři – většinou proto, že jejich laboratorní kultivace není snadná. S využitím mOTUs2 je ale můžeme detekovat i tak, čímž získáme kompletnější představu o střevním mikrobiomu daného člověka.“

Dr. Zeller závěrem konstatoval: „Závěry naší studie i mnoha jiných nedávných studií poukazují na způsoby, jakými mikroby mohou přispívat ke vzniku zhoubných nádorů. Nabízí se tedy otázka, jak optimálně pozměnit složení mikrobiomu – například tím, že bychom některým bakteriálním druhům bránili v osídlení lidského střeva. Najít na ni odpověď však bude velmi obtížné.“

Výzkumný tým dr. Borka však nedávno učinil objev, který by vědce mohl posunout blíže k řešení tohoto zapeklitého úkolu. V článku, který vyšel letos v únoru [4], tato skupina výzkumníků ukázala, že ve vzorcích slin i stolice je velké množství totožných mikrobiálních kmenů. To znamená, že zcela běžně dochází k přenosu bakterií z úst do střev, tzn. že bariéra v podobě žaludečních kyselin je slabší, než se dosud předpokládalo. „Přenos bakterií z úst do střeva nás velmi zajímá i z toho důvodu, že by mohl představovat způsob, jakým zasáhnout ve prospěch – či v neprospěch – určitých kmenů střevních bakterií,“ objasnil dr. Bork. „Nejprve si však musíme uvědomit, že o našem střevním mikrobiomu toho zatím víme velmi málo. Můžeme sice rozpoznat mikrobiom charakteristický pro pacienty s CRC, ale nevíme, odkud tyto mikroby pocházejí, jakou roli hrají při vzniku zhoubného nádoru, ani jak vlastně vypadá ‚zdravý‘ mikrobiom. Máme tedy před sebou ještě velký kus práce.“

Poznámka překladatele

Reference

  1. Wirbel J, Pyl PT, Kartal E, at al. Meta-analysis of fecal metagenomes reveals global microbial signatures that are specific for colorectal cancer. Nature Medicine 2019; 25(4): 679–689. doi: 10.1038/s41591-019-0406-6.
  2. Thomas AM, Manghi P, Asnicar F, et al. Metagenomic analysis of colorectal cancer datasets identifies cross-cohort microbial diagnostic signatures and a link with choline degradation. Nature Medicine 2019; 25(4): 667–678. doi: 10.1038/s41591-019-0405-7.
  3. Milanese A, Mende DR, Paoli L, et al. Microbial abundance, activity and population genomic profiling with mOTUs2. Nature Communications 2019. doi: 10.1038/s41467-019-08844-4
  4. Schmidt TS, Hayward MR, Coelho LP, et al. Extensive transmission of microbes along the gastrointestinal tract. Elife 2019. doi: 10.7554/eLife.42693

Klíčová slova: kolorektální karcinom, mikrobiom, střevní mikroby, metagenomika, metagenom

1. 4. 2019 Tisková zpráva EMBL


Zpět