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L'ADN microbien dans le sang pourrait aider à recenser qui a le cancer

Quand Gregory Poore était un étudiant de première année dans l'université, sien grand-mère autrement en bonne santé a été choqué pour apprendre qu'il a eu le cancer pancréatique de tard-étape. La condition a été diagnostiquée fin décembre. Il est mort en janvier.

« Il n'a eu pratiquement aucun signal d'alarme ou des sympt40mes, » Poore a dit. « Personne ne pourrait indiquer pourquoi son cancer n'a pas été trouvé plus tôt ou pourquoi il était résistant à la demande de règlement ils a essayé. »

Car Poore est venu pour apprendre par ses études d'université, le cancer a été traditionnellement considéré une maladie du génome humain - ; les mutations en nos gènes permettent à des cellules d'éviter la mort, prolifèrent et forment des tumeurs.

Mais quand Poore a vu une étude 2017 en la Science qui a montré comment les microbes ont envahi une majorité de cancers pancréatiques et pouvaient décomposer la substance chimiothérapeutique principale donnée à ces patients, il a été intrigué par l'idée que les bactéries et les virus pourraient jouer un plus grand rôle dans le cancer que n'importe qui avait précédemment considéré.

Poore est actuel un stagiaire de MD/Ph.D. à l'École de Médecine de San Diego d'Université de Californie, où il conduit son travail licencié de thèse dans le laboratoire du chevalier de Rob, du Ph.D., du professeur et du directeur du centre pour l'innovation de Microbiome.

En même temps qu'un groupe interdisciplinaire de collaborateurs, Poore et chevalier ont développé une méthode nouvelle pour recenser qui a le cancer, et souvent qui tape, en analysant simplement des configurations d'ADN microbien - ; bactérien et viral - ; présent dans leur sang.

L'étude, publiée le 11 mars 2020 en nature, peut changer comment le cancer est vu, et diagnostiqué.

Presque tous les efforts de cancérologie précédents ont supposé que les tumeurs sont les environnements stériles, et ont ignoré l'effet complexe les cellules cancéreuses qu'humaines peuvent avoir avec les bactéries, les virus et d'autres microbes dans lesquels vivez et sur nos fuselages.

Le nombre de gènes microbiens dans nos fuselages dépasse énormément le nombre de gènes humains, ainsi il ne devrait pas être étonnant qu'ils nous donnent des indices importants à notre santé. »

Chevalier de Rob, Ph.D., professeur et directeur du centre pour l'innovation de Microbiome

configurations microbiennes Cancer-associées

Les chercheurs ont regardé la première fois des caractéristiques microbiennes fournies par l'atlas de génome de cancer, une base de données de l'Institut national du cancer contenant information génomique et autre des milliers de tumeurs patientes. À la connaissance de l'équipe, c'était le plus grand effort jamais entrepris pour recenser l'ADN microbien dans des caractéristiques de ordonnancement humaines.

De 18.116 échantillons de tumeur, représentant 10.481 patients avec 33 types de cancer différents, a apparu les signatures microbiennes distinctes, ou les configurations, liées aux types de cancer spécifiques. Certains ont été prévus, comme l'association entre le papillomavirus humain (HPV) et les cancers cervicaux, principaux et de col, et l'association entre la substance de fusobacterium et les cancers gastrointestinaux. Mais l'équipe a également recensé les signatures microbiennes précédemment inconnues qui ont fortement distingué entre les types de cancer. Par exemple, la présence de la substance de Faecalibacterium a discerné le cancer du côlon d'autres cancers.

Armé avec les profils de microbiome des milliers d'échantillons de cancer, les chercheurs ont alors formé et ont vérifié des centaines de modèles d'apprentissage automatique pour associer certaines configurations microbiennes à la présence des cancers spécifiques. Les modèles d'apprentissage automatique pouvaient recenser le type de cancer d'un patient utilisant seulement les caractéristiques microbiennes de son sang.

Les chercheurs ont alors retiré à haute teneur (la phase III et IV) les cancers de l'ensemble de données et ont constaté que beaucoup de types de cancer étaient encore perceptibles aux parties en comptant seulement sur des caractéristiques microbiennes sang-dérivées. Les résultats retardés même lorsque l'équipe a exécuté la décontamination de bio-informatique la plus rigoureuse sur les échantillons, qui ont enlevé plus de 90 pour cent des caractéristiques microbiennes.

Application du test ADN microbien

Pour déterminer si ces configurations microbiennes pourraient être utiles dans le monde réel, le chevalier, le Poore et l'équipe analysés sang-ont dérivé des échantillons de plasma de 59 patients de consentement présentant le cancer de la prostate, de 25 avec le cancer de poumon et de 16 avec le mélanome, si par des collaborateurs au centre de lutte contre le cancer de Moores à la santé d'Uc San Diego. L'utilisation des outils neufs qu'ils se sont développés pour réduire à un minimum la contamination, les chercheurs a développé une lecture des signatures microbiennes pour chaque échantillon de malade du cancer et comparé elles entre eux et aux échantillons de plasma provenant de 69 sains, volontaires de VIH négatif, si par le centre de recherche de Neurobehavioral de VIH à l'École de Médecine d'Uc San Diego.

Les modèles de l'apprentissage automatique de l'équipe pouvaient discerner la plupart des gens avec le cancer de ceux sans. Par exemple, les modèles pourraient correctement recenser une personne avec le cancer de poumon avec la sensibilité de 86 pour cent et une personne sans affection pulmonaire avec la spécificité de 100 pour cent. Ils pourraient souvent indiquer quels participants ont eu lesquels des trois types de cancer. Par exemple, les modèles ont pu correctement distinguer une personne avec le cancer de la prostate et une personne avec le cancer de poumon avec la sensibilité de 81 pour cent.

« La capacité, dans un tube unique de sang, d'avoir un profil complet de l'ADN de la tumeur (nature) ainsi que l'ADN du microbiota du patient (consolidez), comme on dit, est une étape importante vers l'avant dans de meilleures interactions de compréhension d'hôte-environnement dans le cancer, » a dit le co-auteur Sandip Pravin Patel, DM, un oncologiste médical et codirigeants de thérapeutique expérimentale au centre de lutte contre le cancer de Moores à la santé d'Uc San Diego.

« Avec cette approche, il y a le potentiel de surveiller ces modifications au fil du temps, non seulement comme diagnose, mais pour la surveillance thérapeutique à long terme. Ceci pourrait avoir des implications importantes pour les soins des malades du cancer, et dans le dépistage précoce du cancer, si ces résultats continuent à supporter dans davantage de contrôle. »

Comparaison à la diagnose actuelle de cancer

Selon Patel, le diagnostic de la plupart des cancers exige actuel la biopsie ou le démontage chirurgicale d'un échantillon du site de cancer et de l'analyse soupçonnés de l'échantillon par les experts qui recherchent des marqueurs moléculaires liés à certains cancers. Cette approche peut être invasive, longue et coûteuse.

Plusieurs compagnies développent maintenant « les biopsies liquides » - ; les méthodes pour diagnostiquer rapidement les cancers spécifiques utilisant une attraction simple et des technologies de sang qui leur permettent de trouver des mutations géniques humaines de cancer-détail dans la diffusion de l'ADN ont jeté par des tumeurs. Cette approche peut déjà être employée pour surveiller l'étape progressive des tumeurs pour quelques types de cancers déjà diagnostiqués, mais n'est pas encore reconnue par les États-Unis Food and Drug Administration (FDA) pour l'usage diagnostique.

« Tandis qu'il y a eu de progrès étonnant dans le domaine de la biopsie liquide et du dépistage du cancer tôt, les biopsies liquides actuelles ne peuvent pas encore discerner sûrement la variation génétique normale du véritable cancer tôt, et elles ne peuvent pas prendre des cancers où l'altération génomique humaine n'est pas connue ou n'est pas détectable, » ont dit Patel, qui sert également de directeur adjoint du centre de San Diego pour l'immunothérapie de précision.

C'est pourquoi il y a souvent un risque que les biopsies liquides actuelles renverront des résultats faussement négatifs dans le réglage du fardeau inférieur de la maladie. « Il est difficile de trouver une mutation génique humaine très rare dans une cellule rare jetée d'une tumeur, » Patel a dit. « Il est facile les donner sur et vous pourriez vous être dit que n'ayez pas le cancer, quand vous faites réellement. »

Selon les chercheurs, un avantage de dépistage du cancer basé sur l'ADN microbien, comparé à diffuser la tumeur humaine ADN, est sa diversité parmi différents sites de fuselage. L'ADN humain, en revanche, est essentiellement le même dans tout le fuselage. En ne comptant pas sur les modifications rares de l'être humain ADN, l'étude propose que les lectures microbiennes sang sang d'ADN puissent pouvoir trouver exactement la présence et le type de cancers aux parties que les tests liquides actuels de biopsie, ainsi que pour les cancers qui manquent des mutations génétiques détectables par ces plates-formes.

Limitations et attentions

Les chercheurs sont rapides pour préciser qu'il reste la possibilité les lectures microbiennes que sang sang d'ADN pourraient manquer des signes de cancer et renvoyer un résultat faussement négatif. Mais ils prévoient que leur approche neuve deviendra plus précise comme ils raffinent leurs modèles d'apprentissage automatique avec plus de caractéristiques.

Et tandis que les faux négatifs peuvent être moins courants avec l'approche microbienne d'ADN, faux positifs - ; en vous entendant ayez le cancer quand vous ne faites pas - ; sont toujours un risque.

Patel a dit cela juste parce qu'un cancer est trouvé tôt, il ne signifie pas qu'il exige toujours la demande de règlement immédiate. Quelques modifications d'ADN sont non-cancéreuses, des modifications liées au vieillissement, inoffensives ou à l'auto-résolution. Vous ne sauriez jamais elles sans test. C'est pourquoi plus d'examen critique et plus de diagnostics de cancer ne pourraient pas toujours être une bonne chose, Patel a dit, et devrait être déterminé par les cliniciens experts.

L'équipe a également averti que même si une lecture microbienne indique le cancer, le patient exigerait vraisemblablement des tests complémentaires pour confirmer le diagnostic, pour déterminer le stade de la tumeur et pour recenser sa localisation précise.

Penser à l'avenir

Le chevalier a dit que beaucoup de défis s'étendent toujours en avant pendant que son équipe autre développe ces premières observations en tests diagnostique approuvés par le FDA pour le cancer. Surtout, ils doivent valider leurs découvertes dans une population des patients beaucoup plus grande et plus diverse, une entreprise chère. Ils doivent définir ce que ressembler une lecture microbienne sang sang « saine » pourrait à parmi on, de divers gens. Ils voudraient également déterminer si les signatures microbiennes qu'elles peuvent trouver dans le sang humain viennent des microbes sous tension, des microbes morts ou des microbes morts qui ont éclaté ouvert, dispersant leurs teneurs - ; une analyse qui pourrait les aider pour raffiner et améliorer leur approche.

Pour avancer les lectures microbiennes sang sang d'ADN par les prochaines opérations vers l'autorisation réglementaire, la commercialisation et l'application clinique des tests diagnostique, d'un chevalier et d'un Poore ont déposé des demandes de brevet et elles ont fondé une compagnie de spinout Micronoma appelé, avec le co-auteur Sandrine Miller-Montgomery, PhD, professeur de la pratique dans l'école de Jacobs du bureau d'études et directrice exécutive du centre pour l'innovation de Microbiome chez Uc San Diego.

La dernière étude peut inciter les variations importantes dans l'inducteur de la biologie de cancer, Poore a dit.

« Par exemple, il est dans pratique commune pour que les microbiologistes emploient beaucoup de contrôles de contamination dans leurs expériences, mais ceux-ci historiquement ont été rarement employés dans des études de cancer, » il a dit. « Nous espérons que cette étude encouragera de futurs chercheurs de cancer à être « par microbes conscients. «  »

Les chercheurs proposent également que diagnose de cancer puisse seulement être le début pour le microbiome cancer-associé neuf découvert de sang.

« Cette compréhension neuve de la commande des vitesses de populations microbienne de voie avec le cancer pourrait ouvrir une avenue thérapeutique complet neuve, » Miller-Montgomery a indiqué. « Nous savons maintenant que les microbes y a il, mais ce qu'elles font ? Et pourrions nous manipuler ou imiter ces microbes pour traiter le cancer ? »

Source:
Journal reference:

Poore, G.D., et al. (2020) Microbiome analyses of blood and tissues suggest cancer diagnostic approach. Nature. doi.org/10.1038/s41586-020-2095-1.