Ο καρκίνος του παχέος εντέρου είναι η δεύτερη κύρια αιτία θανάτου από καρκίνο παγκοσμίως. Εάν διαγνωστεί έγκαιρα, μπορεί να αντιμετωπιστεί αποτελεσματικά, αλλά το κόστος και η ταλαιπωρία των κολονοσκοπήσεων – η κύρια διαγνωστική μέθοδος που χρησιμοποιείται σήμερα – συχνά οδηγούν σε καθυστερημένη διάγνωση. Χρησιμοποιώντας αλγόριθμους μηχανικής μάθησης, μια ομάδα από το Πανεπιστήμιο της Γενεύης (UNIGE) προσδιόρισε για πρώτη φορά όλα τα βακτήρια του ανθρώπινου εντέρου με τέτοιο επίπεδο λεπτομέρειας που καθιστά δυνατή την κατανόηση της φυσιολογικής σημασίας των διαφόρων μικροβιακών υποομάδων.
Αυτός ο κατάλογος χρησιμοποιήθηκε στη συνέχεια για την ανίχνευση της παρουσίας καρκίνου του παχέος εντέρου με βάση τα βακτήρια που υπάρχουν σε απλά δείγματα κοπράνων, ένα μη επεμβατικό και χαμηλού κόστους εργαλείο διαλογής. Οι πιθανές εφαρμογές είναι τεράστιες, από τη διάγνωση άλλων μορφών καρκίνου έως την καλύτερη κατανόηση των συνδέσεων μεταξύ του εντερικού μικροβιόκοσμου και της υγείας. Αυτά τα ευρήματα δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Cell Host & Microbe.
Ο καρκίνος του παχέος εντέρου συχνά διαγιγνώσκεται σε προχωρημένο στάδιο, όταν οι θεραπευτικές επιλογές είναι περιορισμένες. Αυτό υπογραμμίζει την ανάγκη για απλούστερα, λιγότερο επεμβατικά διαγνωστικά εργαλεία, ιδίως ενόψει της ακόμη ανεξήγητης αύξησης των περιπτώσεων μεταξύ των νέων ενηλίκων.
Ο ρόλος του μικροβιώματος
Αν και είναι από καιρό γνωστό ότι το μικροβίωμα του εντέρου παίζει ρόλο στην ανάπτυξη του καρκίνου του παχέος εντέρου, η μεταφορά αυτών των ευρημάτων στην κλινική πρακτική έχει αποδειχθεί δύσκολη. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι διαφορετικά στελέχη του ίδιου βακτηριακού είδους μπορούν να έχουν αντίθετα αποτελέσματα, με μερικά να προάγουν την ασθένεια και άλλα να μην έχουν καμία επίδραση.
«Αντί να βασιστούμε στην ανάλυση των διαφόρων ειδών που συνθέτουν το μικροβίωμα, η οποία δεν καταγράφει όλες τις σημαντικές διαφορές, ή των βακτηριακών στελεχών, τα οποία ποικίλλουν σημαντικά από άτομο σε άτομο, εστιάσαμε σε ένα ενδιάμεσο επίπεδο του μικροβιόματος, τα υποείδη», εξηγεί ο Mirko Trajkovski, τακτικός καθηγητής στο Τμήμα Κυτταρικής Φυσιολογίας και Μεταβολισμού και στο Κέντρο Διαβήτη της Ιατρικής Σχολής του UNIGE, ο οποίος ηγήθηκε αυτής της έρευνας.
«Η ανάλυση των υποειδών είναι συγκεκριμένη και μπορεί να αποτυπώσει τις διαφορές στον τρόπο λειτουργίας των βακτηρίων και τη συμβολή τους σε ασθένειες, συμπεριλαμβανομένου του καρκίνου, ενώ παραμένει αρκετά γενική ώστε να ανιχνεύει αυτές τις αλλαγές μεταξύ διαφορετικών ομάδων ατόμων, πληθυσμών ή χωρών».
Με τη βοήθεια της μηχανικής μάθησης
Το πρώτο βήμα ήταν η ανάλυση τεράστιων ποσοτήτων δεδομένων. «Ως βιοπληροφορικός, η πρόκληση ήταν να βρω μια καινοτόμο προσέγγιση για την ανάλυση μαζικών δεδομένων», θυμάται ο Matija Trickovic, διδακτορικός φοιτητής στο εργαστήριο του Mirko Trajkovski και πρώτος συγγραφέας της μελέτης. «Αναπτύξαμε με επιτυχία τον πρώτο ολοκληρωμένο κατάλογο υποειδών του ανθρώπινου εντερικού μικροβιόκοσμου, μαζί με μια ακριβή και αποτελεσματική μέθοδο για τη χρήση του τόσο στην έρευνα όσο και στην κλινική πράξη».
Συνδυάζοντας αυτόν τον κατάλογο με τα υπάρχοντα κλινικά δεδομένα, οι επιστήμονες ανέπτυξαν ένα μοντέλο που μπορεί να προβλέψει την παρουσία καρκίνου του παχέος εντέρου αποκλειστικά με βάση τα βακτήρια που υπάρχουν σε δείγματα κοπράνων. «Αν και ήμασταν σίγουροι για τη στρατηγική μας, τα αποτελέσματα ήταν εντυπωσιακά», λέει με ενθουσιασμό ο Matija Trickovic. « Η μέθοδος μας ανίχνευσε το 90% των περιπτώσεων καρκίνου, ένα αποτέλεσμα πολύ κοντά στο ποσοστό ανίχνευσης 94% που επιτυγχάνεται με τις κολονοσκοπήσεις και καλύτερο από όλες τις τρέχουσες μη επεμβατικές μεθόδους ανίχνευσης».
Clinical Data = χρυσός
Με την ενσωμάτωση περισσότερων κλινικών δεδομένων, αυτό το μοντέλο θα μπορούσε να γίνει ακόμη πιο ακριβές και να φτάσει την ακρίβεια της κολονοσκόπησης. Θα μπορούσε να γίνει ένα εργαλείο ρουτίνας για τον προληπτικό έλεγχο και να διευκολύνει την έγκαιρη ανίχνευση του καρκίνου του παχέος εντέρου, η οποία θα επιβεβαιωνόταν στη συνέχεια με κολονοσκόπηση, αλλά μόνο σε μια επιλε
Ένας νέος κόσμος εφαρμογών
Μια πρώτη κλινική δοκιμή βρίσκεται σε φάση προετοιμασίας σε συνεργασία με τα Πανεπιστημιακά Νοσοκομεία της Γενεύης (HUG) με σκοπό τον ακριβέστερο προσδιορισμό των σταδίων του καρκίνου και των βλαβών που μπορούν να ανιχνευθούν. Ωστόσο, οι εφαρμογές δεν περιορίζονται στον καρκίνο του παχέος εντέρου.
Μελετώντας τις διαφορές μεταξύ υποειδών του ίδιου βακτηριακού είδους, οι ερευνητές μπορούν πλέον να προσδιορίσουν τους μηχανισμούς δράσης μέσω των οποίων το μικροβίωμα του εντέρου επηρεάζει την ανθρώπινη υγεία. «Η ίδια μέθοδος θα μπορούσε σύντομα να χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη μη επεμβατικών διαγνωστικών εργαλείων για ένα ευρύ φάσμα ασθενειών, όλα βασισμένα σε μια ενιαία ανάλυση μικροβιώματος», καταλήγει ο Mirko Trajkovski.
