Рак желудка и колоректальный рак зачастую трудно выявить до появления симптомов, что создаёт потребность в точных и малообременительных методах скрининга. В новом исследовании изучается неожиданный потенциальный источник диагностической информации: степень сходства между бактериями, обнаруживаемыми в полости рта человека, и бактериями, выявляемыми в его образцах кала.
Исследователи обнаружили, что у участников с раком желудка или колоректальным раком степень микробного перекрытия между полостью рта и кишечником была выше, чем у здоровых участников контрольной группы. Эта ассоциация не является доказательством причинно-следственной связи, однако она может открыть новое направление для неинвазивной оценки риска рака.
Оценка перекрытия микробиома между полостью рта и кишечником
В полости рта и кишечнике существуют различные микробные экосистемы. Хотя бактерии из полости рта постоянно проглатываются, большинство из них не сохраняется в кишечнике из-за воздействия желудочной кислоты, иммунной защиты и конкуренции со стороны резидентных кишечных микроорганизмов.
Исследователи из Университета Ёнсе изучили, изменяется ли это разделение при раке желудочно-кишечного тракта. Они собрали парные образцы из полости рта и образцы кала у 507 человек:
129 здоровых участников контрольной группы;
215 человек с метаболическими нарушениями;
77 человек с раком желудка;
86 человек с колоректальным раком.
Образцы от пациентов с раком были собраны до начала лечения.
С помощью секвенирования генов 16S рибосомальной РНК исследователи идентифицировали варианты бактериальных последовательностей в образцах из полости рта и кала каждого участника. Они разработали индекс «рот–кал», или MF-индекс (mouth-to-feces index): долю вариантов бактериальных последовательностей в кале, которые также обнаруживались в образце из полости рта того же человека.
Индекс отражает степень микробного перекрытия. Он не доказывает, что конкретная бактерия переместилась из полости рта и колонизировала кишечник.
Более выраженный сигнал при раке
MF-индекс был значительно выше у людей с раком желудка или колоректальным раком, чем у здоровых участников контрольной группы:
Здоровые участники: 1,19
Рак желудка: 3,63
Колоректальный рак: 3,09
Это соответствовало примерно 2,6–3,0-кратному увеличению степени микробного перекрытия между полостью рта и кишечником в группах пациентов с раком. У людей с метаболическими нарушениями значимого повышения индекса выявлено не было, что позволяет предположить, что данный показатель не является просто общим маркером метаболического неблагополучия.
Микробные характеристики также различались в зависимости от типа рака. Рак желудка был в большей степени связан с изменениями микробного сообщества полости рта, тогда как при колоректальном раке более выраженные изменения наблюдались в образцах кала.
При колоректальном раке среди общих для полости рта и кишечника микробных характеристик присутствовали бактерии, ранее связывавшиеся с этим заболеванием, включая виды Fusobacterium, Parvimonas и Peptostreptococcus.
Могут ли образцы из полости рта выявлять рак?
Исследователи использовали модели машинного обучения для дифференциации случаев рака и здоровых участников на основании микробных характеристик, полученных из образцов полости рта и кала.
В пределах исследуемого набора данных наиболее высокие показатели эффективности модели были получены для колоректального рака:
Колоректальный рак: AUC 0,82 для образцов из полости рта и 0,82 для образцов кала;
Рак желудка: AUC 0,66 для образцов из полости рта и 0,73 для образцов кала.
AUC, равная 0,5, указывает на отсутствие способности различать группы, тогда как значение 1,0 соответствует идеальному разделению.
В целом эффективность моделей была выше при поздних стадиях рака, чем при ранних. Это является существенным ограничением для скрининга, поскольку эффективный скрининговый тест должен надёжно выявлять ранние формы рака и предраковые поражения.
Модели также были протестированы на нескольких внешних наборах данных. Результаты оставались более стабильными для колоректального рака, чем для рака желудка. Важно отметить, что эффективность анализа образцов из полости рта зависела от высокодетализированного анализа на уровне последовательностей, а это означает, что менее точная классификация бактерий может привести к потере диагностически значимой информации.
Что пока остаётся неизвестным
Остаётся несколько важных вопросов:
Способствует ли повышенное микробное перекрытие между полостью рта и кишечником развитию рака, является ли оно следствием связанных с раком изменений в желудочно-кишечном тракте или обусловлено обоими механизмами?
Может ли данный подход надёжно выявлять ранние стадии рака и выраженные предраковые поражения?
Будет ли он демонстрировать стабильные результаты в различных популяциях с разным рационом питания, состоянием здоровья полости рта, принимаемыми лекарственными препаратами и методами секвенирования?
Может ли этот подход дополнять существующие скрининговые тесты, предоставляя полезную дополнительную информацию?
Использованный метод секвенирования также не позволяет подтвердить идентичность бактерий на уровне штамма или установить направление их передачи. Обнаружение одного и того же варианта бактериальной последовательности в полости рта и кале не доказывает, что один и тот же бактериальный штамм переместился из полости рта в кишечник.
Источник: Cell Host & Microbiome
