原創 生物通小通 生物通 2019-04-02
結直腸癌患者的腸道細菌會發生整體一致的變化。
Nicola Segata
很早，我們就知道癌症是由於不良生活習慣引起的，比如不健康的飲食或吸菸。近年來，生活在我們身體內和身體上的微生物作為關鍵參與者進入了這個研究舞臺，科學家們已經發現胃癌可以由單一細菌物種：幽門螺桿菌引起，但是關於全世界第三大常見癌症——結直腸癌的腸道細菌帶來的影響，一直還沒得到解答。
為了回答這個問題，來自歐洲分子生物學實驗室（EMBL）等處的研究人員繪製了結腸直腸癌患者的腸道細菌特徵圖譜，比較了這些腸道細與與健康受試者體內的腸道細菌有何不同。
這一研究成果公佈在Nature Medicine雜誌上。雖然存在環境，飲食和生活方式的差異，但這項研究結果對於全球三大洲的七個國家均適用。
文章作者之一，EMBL的Georg Zeller說：“我們使用嚴格的計算學習分析來鑑定結直腸癌的微生物特徵。我們在早期癌症階段和多項研究中驗證了這些特徵，因此它們可以作為未來非侵入性癌症篩查的基礎。”
另外一位作者，Nicola Segata說：“我們不僅在人群中發現了與結腸直腸癌相關的腸道微生物組，而且還發現了具有相似預測能力的微生物代謝特徵。這有助於幫助科學家們瞭解腸道微生物導致癌症發展的因果關係。”
這項研究的重點在於哪一些腸道細菌能將我們消化液的組成部分：膽汁酸轉變成能致癌的代謝物。研究表明某些類型的細菌能降解膽鹼，膽鹼是肉類和其他食物中所含的必需營養素，並將其轉化為潛在的危險代謝物。
之前的研究證明這些代謝物會增加心血管疾病風險，現在也可能與結直腸癌有關。
作為一項宏基因組研究，最新研究需要基於環境樣本（如糞便）中微生物的遺傳物質，將基因片段與它們所屬的各種微生物聯繫在一起，這是一項研究挑戰，“
儘管分類學分析和統計學分析分別採用了不同的方法，但我們的研究得出了非常相似的結論，”EMBL組組長Peer Bork表示，“因此這也是迄今為止通過基於微生物組的診斷方法中最有希望的案例之一。”通往完全表徵人體腸道微生物組關聯研究
在宏基因組數據的分析中，計算分析發揮了關鍵作用。研究人員需要開發算法，高分辨率和高精度識別微生物，尋找在一種潛在危險的代謝物中降解膽鹼的基因就是一個很好的例子。這種基因通常由一種沒有名字的細菌物種攜帶進入腸道微生物組，研究人員今年早些時候在另一項工作中發現了這種基因。
在Cell雜誌上發表的另一項研究中，Segata和他的研究小組通過宏基因組學確定了數百種微生物，這些微生物在腸道微生物組中很普遍，但迄今為止還未使用標準實驗工具進行探索過。
“充分探索腸道微生物組的多樣性，可能有助於發現微生物組成員與其他人類疾病的其它關聯。”
進一步擴大規模和多樣性
研究還發現，宏基因組分析中包含的樣品數量和大小是建立腸道微生物組與結直腸癌之間強關聯的關鍵。
“腸道微生物組很大程度上依賴於飲食，生活方式和環境等因素，”Segata繼續說，“因此需要考慮地理和文化多樣化的人群，獲得與結腸直腸癌全球相關的微生物特徵。”
因此可以考慮進一步收集樣品量，進一步改善之前研究發現的關聯性，從而更好地推動未來基於微生物組的結腸直腸癌診斷和治療。
參考文獻：
Extensive Unexplored Human Microbiome Diversity Revealed by Over 150,000 Genomes from Metagenomes Spanning Age, Geography, and Lifestyle
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