微生物组基因特征可识别早期胰腺癌

西班牙和德国的科学家在粪便样本中鉴定出了27种微生物组的基因特征，可以识别胰腺导管腺癌(PDAC)(最常见的胰腺癌形式)高风险人群。由西班牙国家癌症研究中心(CNIO)的NúriaMalats博士和海德堡欧洲分子生物学实验室(EMBL)的PeerBork博士领导的研究人员表示，虽然基因特征的预测价值很高，但如果新报告的研究结果可以在临床试验中得到验证，该小组也可以作为诊断PDAC的非侵入性方法，即使是在早期阶段。

Malats和Bork指出，“复杂的生物统计学和生物信息学分析使我们能够构建27种粪便来源的微生物(主要是细菌)的特征，可以很好地区分胰腺癌病例和对照组，无论是在最晚期还是最早的阶段。”

研究人员在《肠道》杂志上发表了一篇题为“对胰腺癌具有高度特异性的粪便微生物群特征”的论文，报告了他们的工作。已申请专利，开发一种快速、经济高效、非侵入性的胰腺癌诊断试剂盒。

胰腺癌是全球第12位最常见的癌症，但在未来几十年内将变得更加普遍。PDAC患者的前景尤其黯淡，只有不到二十分之一的患者能存活五年或以上。

这主要是因为诊断通常是在疾病晚期且缺乏有效治疗方案的情况下做出的。扫描、组织标本、尿液和血液样本用于诊断PDAC。但研究人员表示，迫切需要侵入性较小的诊断方法，特别是在早期阶段。“在许多情况下，一旦检测到胰腺癌，就为时已晚，”他们指出。“我们需要在症状出现之前更早地诊断出这种疾病。为此，我们需要识别和定义高危人群，并进行良好的筛查测试，以便在癌症仍可治愈时检测出癌症。”

他们在论文中进一步指出，“小规模研究提出了基于胰腺组织、尿液和血清的PDAC标记物，但适用性有限。然而，目前临床上还没有针对PDAC的筛查工具，特别是在疾病早期阶段……因此，用于早期检测PDAC的敏感且负担得起的测试可以改善结果。”

最近的证据表明，微生物组(栖息在消化道中的数万亿细菌、真菌和其他微生物)的变化可能在胰腺癌的发生和进展中发挥作用。然而，作者指出，将研究结果转化为PDAC特异性微生物组特征以用于临床环境仍然“很大程度上尚未探索”。

为了更详细地研究微生物组与PDAC之间可能的关系，研究人员进行了一项病例对照研究，涉及136名个体的数据，其中包括57名新诊断患者、50名对照者和27名患有慢性胰腺炎的患者，慢性胰腺炎是一种已知的危险因素用于胰腺癌。所有参与者都在流行病学和临床水平上进行了深入的特征分析，并采集了唾液、粪便和胰腺组织样本来分析他们的微生物组。这些受试者是从马德里(RamonyCajal医院)和巴塞罗那(VallHebron医院)的两家西班牙医院招募的。

与预期相反，口腔微生物组并未被发现与胰腺癌相关，但粪便微生物却与胰腺癌相关。与患有慢性胰腺炎和没有任何疾病的人相比，研究人员在PDAC患者的粪便样本中发现了独特的微生物特征。胰腺癌是一种病因非常复杂的疾病，具有多种危险因素，如年龄、肥胖、糖尿病、慢性胰腺炎、吸烟、大量饮酒、血型、癌症家族史等。为了避免偏差并确保所识别的微生物与胰腺癌相关，而不是与肥胖、糖尿病或其他危险因素相关，作者在分析中控制了这些临床和人口统计学变量。

红色的是拟杆菌属，这是这项工作中发现的微生物之一，位于胰腺细胞的细胞核内，蓝色的是。[中国新闻办]

机器学习技术识别出某些物种的特征丰富性和其他物种的相对稀缺性。癌症患者的粪便样本中含有丰富的史密斯甲烷短杆菌、具核梭杆菌、Alloscardoviaomcolens、非典型韦荣球菌和细金拟杆菌，而普拉梭菌、粪粪拟杆菌、两歧双歧杆菌或蒂莫伦布特氏菌则被耗尽。

研究人员表示，这种微生物谱始终能够识别出患有该疾病的患者，无论其进展程度如何，这表明特征性微生物组特征很早就出现，并且粪便微生物组可能会发现早期疾病。

使用受试者工作特征(AUROC)曲线下面积来评估预测能力，该曲线是测试识别和排除给定情况的良好程度的图形表示。ROC曲线下方的面积为0.5对应于随机机会，而1则等于完美准确度。在这种情况下，AUROC曲线达到0.84。

当微生物谱与碳水化合物抗原19-9的血液水平相结合时，准确性进一步提高，达到0.94，碳水化合物抗原19-9是一种指示胰腺癌以及各种其他疾病的生物标志物，也是目前唯一获得批准的非侵入性测试FDA批准用于监测胰腺癌进展。

随后，微生物谱的预测能力在另一组76名德国人中得到了验证，其中44人患有胰腺导管癌，32人没有。该团队分别根据25项研究的公开数据验证了基因特征，涉及5,792个样本，涵盖九种不同的健康状况，包括其他癌症和2型糖尿病(胰腺癌的危险因素)。“此外，我们还针对独立采样但经过一致处理的DE[德国]人群以及来自25项不同研究(n=5792)的各种健康状况的外部人群验证了我们的宏基因组分类器。”

导管胰腺癌患者的口腔、粪便和胰腺组织样本的微生物特征相​​似，表明它们可能密切相关。研究人员承认：“我们的数据是严格观察性的和横截面的。”“尽管如此，有强有力的迹象表明，所确定的粪便微生物组变化不仅仅是胰腺功能受损或其全身影响的结果，尽管不能排除间接影响。”

目前，筛查计划针对的是患有胰腺癌聚集的家庭，这些家庭仅占疾病负担的10%，在这些筛查计划中包括用于识别已识别微生物特征的粪便分析，可以帮助检测其他人群他们指出，处于危险之中。“总之，所描述的粪便微生物组特征使得强大的宏基因组分类器能够在高疾病特异性下进行PDAC检测，与现有标记相补充，并具有实现具有成本效益的PDAC筛查和监测的潜力。”

研究小组还指出，鉴于之前对胰腺癌和肠道微生物组之间可能存在联系的研究，“我们相信所提出的PDAC相关细菌种类可能超出其用于诊断的用途，为疾病的未来提供有希望的切入点预防和治疗干预。”

佛罗里达大学的雷切尔·纽瑟姆(RachelNewsome)博士和克里斯蒂安·乔宾(ChristianJobin)博士在相关评论中警告说：“尽管很有希望，但由于该研究的横截面性质以及预测标记的影响，这些发现的临床价值有限。在得出其临床影响的结论之前，需要使用前瞻性队列进行测试。”他们补充说，需要进一步的研究来查明微生物特征是否是胰腺癌特有的，而不是与其他类型的癌症共有的。

尽管如此，纽瑟姆和乔宾写道，这项研究“对产生[导管胰腺癌]预测标记物做出了重要贡献，并强调了微生物群在癌症监测中的关键作用……并代表了非侵入性癌症检测的重大进展。”他们表示，这项工作“阐明了微生物组特征和PDAC之间的联系，代表了非侵入性癌症检测的重大进展。”

全球癌症研究中心(WorldwideCancerResearch)首席执行官海伦·里彭(HelenRippon)博士进一步评论道：“这一新的突破建立在越来越多的证据之上，即微生物组——与我们体内细胞共存的微生物集合——与癌症的发展有关。这一发现的惊人之处在于，患者粪便样本的微生物组可用于帮助早期诊断胰腺癌。早期检测和诊断与开发治疗方法一样是开始新的癌症治疗方法的重要方法。

“胰腺癌是过去几十年来我们的生存率几乎没有改善的癌症之一。当它已经扩散到身体的其他部位时，它通常被诊断为晚期，并且人们的治疗选择极其有限。这项研究为早期诊断胰腺癌的有效、非侵入性方法即将到来带来了希望。”

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