Колоректальный рак обладает уникальной микробной сигнатурой

Микроорганизмы становятся причиной 15% раковых заболеваний во всем мире. К ним относят Helicobacter pylori — бактерию, ассоциированную с раком желудка; вирус папилломы человека (ВПЧ), вызывающий рак полости рта, шейки матки и некоторые другие онкозаболевания; вирусы гепатита B и C — причину гепатоцеллюлярной карциномы; вирус Эпштейна—Барр, связанный с лимфомой Ходжкина, лимфомой Беркитта и раком носоглотки; Т-лимфотропные вирусы человека, провоцирующие развитие саркомы Капоши и лейкозов. Некоторые бактерии, такие как Fusobacterium nucleatum, генотоксичные штаммы Escherichia coli и ряд анаэробных бактерий, участвуют в развитии колоректального рака и рака предстательной железы.

Современные методы полногеномного секвенирования позволяют анализировать биоптаты опухолей, в том числе их микробиом. При этом секвенируют не только микроорганизмы, связанные с онкозаболеванием, но и всех остальных участников микробного сообщества — это позволяет изучать потенциальные этиологические и клинические связи. Международная команда ученых проанализировала состав микробиоты различных типов опухолей и обнаружила уникальную микробиомную сигнатуру колоректального рака.

В исследование включили данные 8908 пациентов с 22 различными типами рака, полученные в рамках проекта «100 000 геномов» компании Genomics England. Сравнивая опухоли и их микробиомный состав, ученые обнаружили, что наиболее заселены разнообразными бактериями опухоли толстой кишки и ротовой полости. Дальнейший анализ микробных сообществ сосредоточили на них.

Среди бактерий в колоректальном раке преобладали роды Bacteroides, Parabacteroides, Blautia, Alistipes и Clostridium; в опухолях полости рта наиболее распространенными были бактерии родов Prevotella, Fusobacterium, Veillonella, Actinomyces и Gemella. В общей сложности авторы обнаружили 201 род бактерий, которыми был обогащен колоректальный рак; при раке ротовой полости таких родов было выявлено 114. При этом только для опухолей толстой кишки были выявлены уникальные микробные сообщества, которые позволяли достоверно отличать этот рак от других типов — классификатор, обученный на данных о составе бактериального сообщества, демонстрировал положительное предсказательное значение 0,95; площадь под ROC-кривой составила 0,92–0,975 в зависимости от варианта модели.

Также исследователи обнаружили сравнительно небольшое количество грибов, которые были представлены в 173 образцах. Из этих образцов 100 относились к колоректальному раку, 17 были получены из опухолей легких, 16 — из опухолей молочной железы, 13 — из сарком, 7 — из опухолей яичников и 6 — из опухолей почек. Остальные типы рака были обнаружены менее чем в пяти случаях. Всего ученые выявили 27 родов грибов, некоторые из которых могут быть патобионтами или случайно занесенными из окружающей среды оппортунистические патогены (например, Aspergillus или Malassezia), а некоторые — происходить из пищевых источников (Saccharomyces и Agaricus).

На основе данных полногеномного секвенирования (WGS) исследователи предложили несколько потенциальных клинических применений определения микробного профиля в различных опухолях. Так, в образцах рака головы и шеи, положительных по ВПЧ, отсутствовали соматические мутации TP53, что было подтверждено сравнительным анализом результатов ПЦР и WGS. У одного пациента с инвазивной протоковой карциномой молочной железы были обнаружены следы вируса HTLV-1. Также авторы подтвердили связь агрессивного типа рака предстательной железы с анаэробными бактериями (родов Fenollaria, Peptoniphilus, Anaerococcus, Porphyromonas и Fusobacterium) и выживаемостью пациентов.

Исследователи составили список родов бактерий, количество ДНК которых в крови пациента позволяет отличить колоректальный рак от всех остальных типов опухолей.

Важно, что список составлен по результатам анализа бактериальной ДНК в крови пациентов — это говорит о том, что анализ крови на следы микроорганизмов может использоваться для диагностики колоректального рака.

Результаты данного исследования ставят под сомнение предыдущие утверждения о том, что каждый тип рака имеет уникальную микробиологическую сигнатуру — действительно уникальной она оказалась только для колоректального рака. Однако, с учетом все более широкого применения WGS, клинический анализ микробов в образцах опухолей может стать ценным инструментом для улучшения терапии онкологических заболеваний.

Микробиом метастазов влияет на эффективность иммунотерапии