ДНК микробов в крови указывает на рак на ранних стадиях

Разработчики надеются, что в будущем их метод анализа поможет выявлять рак на самых ранних стадиях.

Разработчики надеются, что в будущем их метод анализа поможет выявлять рак на самых ранних стадиях.
Фото с сайта pixabay.com.

Уже довольно давно известно, что сообщество микроорганизмов, обитающих в кишечнике человека, может влиять на возникновение рака в самом кишечнике, а также на химио- и иммунотерапевтическое лечение. А изменения в микробиоте языка человека могут быть индикатором рака поджелудочной железы.

Эти и другие данные свидетельствуют о том, что конкретные виды рака могут быть связаны с конкретными микроорганизмами. А их уникальные ДНК-подписи (нуклеотидные последовательности, которые можно использовать для обнаружения и идентификации организма) присутствуют не только в тканях новообразования, но и в крови. И эти маркеры можно использовать для диагностики онкологических заболеваний по анализу крови, избежав тем самым более дорогой и инвазивной биопсии.

Разработкой многообещающего инструмента занялись учёные из США.

"Почти все предыдущие исследования рака предполагали, что опухоли являются стерильной средой, и игнорировали сложное взаимодействие раковых клеток с вирусами, бактериями и другими микроорганизмами, которые живут в наших телах и на них, – объясняет в пресс-релизе профессор Роб Найт (Rob Knight) из Калифорнийского университета в Сан-Диего. – Количество микробных генов в нашем организме значительно превосходит количество человеческих генов, поэтому неудивительно, что они дают важные подсказки о нашем здоровье".

На первом этапе работы учёные использовали Атлас ракового генома. Они изучили более 18 тысяч образцов опухолей в поисках микробной ДНК, которая может служить маркером того или иного типа рака. В общей сложности анализ охватил 33 его типа.

Специалисты кропотливо отсортировали ДНК-подписи бактериального, вирусного и архейного происхождения.

Некоторые результаты были ожидаемыми. К примеру, была выявлена связь между вирусом папилломы человека и раком шейки матки, головы и шеи, а также связь между фузобактериями и раком органов желудочно-кишечного тракта.

Команда идентифицировала и ранее неизвестные микробные ДНК-подписи, которые заметно варьировались в зависимости от типа рака. Например, наличие тех или иных видов фузобактерий отличало рак толстой кишки от других типов рака.

Затем специалисты натренировали сотни моделей машинного обучения ассоциировать уникальные генетические подписи микроорганизмов с конкретными типами рака и искать эти маркеры в массиве данных, получаемых при анализе крови.

Проверка показала, что эти модели действительно помогают выявить различные типы рака по микробной ДНК.

Более того, методика работала, даже когда исследователи исключили из набора данных онкологические заболевания III и IV стадии. Это говорит о том, что микробные маркеры присутствуют в крови человека на самых ранних стадиях заболевания.

На следующем этапе команда получила образцы плазмы крови ста пациентов с раком простаты, лёгких и меланомой. Также была контрольная группа – 69 образцов плазмы, взятых у людей, не имеющих рака.

При первой же проверке работоспособности концепции результаты оказались впечатляющими. Точность выявления людей с раком лёгких составила 86% и, что не менее важно, инструмент со 100%-ной точностью указал на отсутствие этого заболевания у участников из контрольной группы.

Также модели неплохо определяли, какой тип рака был у того или иного пациента. К примеру, инструмент смог отличить человека с раком простаты от человека с раком лёгких с точностью до 81%.

Впереди у научной группы много работы. Ей предстоит усовершенствовать технологию, провести масштабные клинические испытания и, если они пройдут успешно, вывести новый диагностический инструмент на рынок. Авторы надеются, что в будущем их разработка поможет выявлять рак на самых ранних стадиях.

Кроме того, микробиологи и онкологи намерены провести ряд сопутствующих исследований. К примеру, они хотят выяснить, где именно располагаются микробы, чья ДНК служит маркером рака, и являются ли они живыми, связаны ли они с канцерогенными процессами или это просто "пассажиры" в опухолевых тканях.

О проделанной работе команда отчиталась в статье, представленной в журнале Nature.

Недавно "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) сообщали о другой любопытной методике: японские учёные начали использовать червей для выявления 15 видов рака.