或可用来预测癌症,新研究称肠道细菌检测可用

2019-11-03 12:29栏目:生命科学
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新研究称肠道细菌检测可用于预测结肠直肠癌

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新华社圣保罗4月6日电一个国际研究团队日前发表报告称,对肠道细菌的研究分析,可用于对不同人群进行结肠直肠癌有效预测,从而实现结肠直肠癌的早期诊断和治疗。

来源丨学术经纬

发表在新一期英国《自然·医学》期刊上的报告说,由巴西卡马戈癌症中心领衔的国际研究团队对采集自德国、法国、意大利、中国、日本、加拿大和美国的969人的粪便样本中的遗传物质进行了分析。研究对象由结肠直肠癌患者和健康人两组人群构成。

正常情况下,人排出的粪便中,有1/3到2/3的固体成分是肠道细菌。近年来,越来越多的证据显示肠道微生物组对人体健康有着重要影响,也有越来越多的科学研究试图从粪便中分析肠道菌群的特点,获知有关疾病的线索。

经对比发现,结肠癌患者中肠道细菌群的丰富度要比对照组健康人高得多。比如患者体内一种名叫具核梭杆菌的常见口腔细菌数量就高于对照组。研究人员表示,虽然尚不清楚这种口腔细菌迁移到肠道的原因,但具核梭杆菌进入肠道后可引起肠道炎症,被认为有可能引发癌症。研究人员发现了16种与结肠直肠癌相关细菌。

本周刚刚在《自然·医学》上在线发表的最新一批论文里,两个跨国科学家团队就在这一领域做出了新的突破。他们背靠背发表了两篇论文,分别从近千份人类粪便样品中,找出了可以用来预测结直肠癌的肠道菌群特征。他们发现尽管两项研究采纳的数据来自欧洲、亚洲、美洲的多个国家,粪便样本也来自生活在不同环境、有着不同饮食习惯的人群,然而肠道微生物组在结直肠癌发生时有着一致的特异性变化!

此外,研究人员还在结肠直肠癌患者的粪便标本中发现远多于对照组的胆碱三甲胺裂解酶的痕迹,这表明肠道细菌的胆碱代谢与结肠直肠癌有关。胆碱是存在于红肉和其他高脂肪食物中的一种营养素。当酶分解含有胆碱的食物时,它会释放出致癌物质乙醛。

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“这一发现有助于预防结肠直肠癌,因为肠道内细菌的数量是可以通过饮食加以控制的。”卡马戈癌症中心的埃马努埃尔·迪亚斯·内托解释说。他表示,高脂肪膳食可能会对健康造成不利影响,因为这会导致有害细菌数量的增多。

其中一项工作由欧洲分子生物学实验室的科学家领衔。他们根据已有的4项结直肠癌研究和1项新增的研究,对386名结直肠癌患者和392名肠道健康的对照组受试的粪便样品开展宏基因组分析,也就是对粪便样品中整个微生物群体的遗传物质进行分析,找出患者肠道菌群有哪些与健康人群有显着差别。

结肠直肠癌是全球第三常见的癌症。它还是对女性而言第二致命、对男性而言第三致命的常见恶性肿瘤。如果诊断及时,其治愈率可以达到95%。

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另一项由意大利Trento大学Nicola Segata教授主导的工作中,科学家们从5个公开的数据库和2个新增队列中的结直肠癌患者和健康对照组中获得了969份粪便样品,采用鸟枪法宏基因组测序分析,寻找肠道微生物组和结直肠癌之间的关系。

以粪便样本的数量和人群的多样化来看,研究人员认为,这两项研究或许称得上迄今规模最大的结直肠癌研究。

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其中一项研究的荟萃分析,涵盖了来自中国、美国、欧洲多国的样本(图片来源:参考资料2])

由于数据来自以往多项不同的研究,样本的获取方法、储存条件、DNA抽提方法等都有所不同,两组科学家分别设计了优化的统计方法来排除干扰因素。此外,生物信息学家借助宏基因组操作分类单元,对基因片段与它们所属的微生物进行关联,不需要分离和培养粪便样品中的细菌,就可以鉴别和量化样品中的细菌种类,获得对肠道微生物群的全面认识。

尽管具体采用的方法不同,两个研究团队殊途同归,分别鉴定出了在结直肠癌患者的肠道菌群中丰度明显高于健康肠道的细菌物种和菌株,可以作为与结直肠癌相关的生物标志物。Trento大学的研究团队从中选出了16种差异最为显着的细菌,该研究的第一作者Thomas博士说:“希望以此为基础开发一种简单的诊断工具,无需对整个微生物群测序,同时又具有必要的精确度。”

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正规棋牌游戏平台 ,意大利Trento大学的Nicola Segata教授与其研究团队(图片来源:University of Trento,拍摄者:Alessio Coser)

两项研究结果为结直肠癌的发生提供了新的见解。他们发现,在结直肠癌患者的肠道内,除了过去已知与肠道疾病有关联的几种细菌外,还有一种名为具核梭杆菌(Fusobacterium nucleatum)的细菌非常丰富,然而这种细菌通常生活在口腔的某些区域。

过去人们曾认为胃液的强酸性会阻止口腔中的这些细菌迁移到肠道,现在看来却并非如此。这个结果也提示我们,控制口腔细菌的传播,或许也是调节肠道菌群的一个重要途径。

除了找出定植在结直肠癌患者肠道内的细菌种类与健康肠道有哪些显着差异外,研究团队通过多个数据库的训练,采用机器学习技术建立了预测模型,找出可以用于预测结直肠癌发生的微生物代谢特征。

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肠道微生物表达胆碱代谢相关的酶的基因丰度在结直肠癌患者中更高(图片来源:参考资料1])

研究人员对原始宏基因组的汇总分析显示,结直肠癌的发生与微生物一种降解胆碱相关的基因有关。在结直肠癌患者的粪便样品中,研究人员发现微生物的胆碱三甲酰胺酶(cutC-lyase)基因大量存在,这种基因表达的酶与胆碱的代谢有关。胆碱是肉类等食物中含有的一种营养物质,肠道内某些细菌种类会将胆碱转变为可能对人体不利的代谢产物。这一发现进一步说明,肠道微生物群与高脂饮食之间可能存在致癌联系。

最新全国范围的癌症调查显示,结直肠癌已是我国第三高发恶性肿瘤,且是第五大导致死亡的恶性肿瘤。目前,肠镜筛查是控制结直肠风险最靠谱的做法。如果在这两项研究的基础上,未来通过粪便样品检查肠道微生物学特征就可以预测结直肠癌的发生,那么既可以减少人们筛查时的痛苦,也有望获得早发现早治疗的机会。

参考资料

3] Intestinal bacteria can be used to predict occurrence of colorectal cancer. Retrieved Apr. 2, 2019, from

4] Global microbial signatures for colorectal cancer established. Retrieved Apr. 2, 2019, from

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