Nghiên cứu Y - Dược Chủ nhật, ngày 5/4/2020

DNA vi sinh vật trong máu bệnh nhân có thể là dấu hiệu nhận biết của bệnh ung thư

Từ việc lấy máu đơn giản, DNA vi sinh vật có thể tiết lộ ai bị ung thư và loại nào, ngay cả ở giai đoạn đầu.

Ảnh minh họa
Ảnh minh họa
Khi Poore tìm hiểu qua các nghiên cứu đại học của mình, ung thư thường được coi là căn bệnh của bộ gen người - đột biến gen của chúng ta cho phép các tế bào tránh khỏi cái chết, sinh sôi nảy nở và hình thành khối u.

Nhưng khi Poore thấy một nghiên cứu năm 2017 về Khoa học cho thấy vi khuẩn đã xâm chiếm phần lớn bệnh ung thư tuyến tụy và có thể phá vỡ loại thuốc hóa trị chính được cung cấp cho những bệnh nhân này, anh ta bị thu hút bởi ý tưởng rằng vi khuẩn và virus có thể đóng vai trò lớn hơn trong ung thư hơn bất cứ ai đã xem xét trước đây.

Poore hiện đang là sinh viên MD / Tiến sĩ tại Đại học Y khoa San Diego, nơi ông đang thực hiện luận án tốt nghiệp trong phòng thí nghiệm của Rob Knight, Tiến sĩ, giáo sư và giám đốc của Trung tâm Đổi mới Microbiome.

Cùng với một nhóm cộng tác viên liên ngành, Poore và Knight đã phát triển một phương pháp mới để xác định ai bị ung thư, và thường là loại nào, bằng cách phân tích đơn giản các mẫu DNA của vi khuẩn - vi khuẩn và virus - có trong máu của họ.

Nghiên cứu, được công bố vào ngày 11 tháng 3 năm 2020 trên tạp chí Nature , có thể thay đổi cách nhìn nhận ung thư và chẩn đoán.

"Hầu như tất cả các nỗ lực nghiên cứu ung thư trước đây đều cho rằng các khối u là môi trường vô trùng và bỏ qua các tế bào ung thư tương tác phức tạp có thể có với vi khuẩn, virus và các vi khuẩn khác sống trong và trên cơ thể chúng ta", Knight nói.

"Số lượng gen vi sinh vật trong cơ thể chúng ta vượt xa số lượng gen người, vì vậy không có gì đáng ngạc nhiên khi chúng cung cấp cho chúng ta manh mối quan trọng đối với sức khỏe của chúng ta."

Mô hình vi khuẩn liên quan đến ung thư


Các nhà nghiên cứu lần đầu tiên xem xét dữ liệu vi sinh vật có sẵn từ The Cancer Genome Atlas, cơ sở dữ liệu của Viện Ung thư Quốc gia có chứa bộ gen và thông tin khác từ hàng ngàn khối u bệnh nhân. Theo hiểu biết của nhóm, đây là nỗ lực lớn nhất từng được thực hiện để xác định DNA của vi sinh vật trong dữ liệu giải trình tự của con người.

Từ 18.116 mẫu khối u, đại diện cho 10,481 bệnh nhân với 33 loại ung thư khác nhau, đã xuất hiện các dấu hiệu vi khuẩn khác nhau, hoặc các mẫu, liên quan đến các loại ung thư cụ thể. Một số dự kiến, chẳng hạn như sự liên quan giữa papillomavirus ở người (HPV) và ung thư cổ tử cung, đầu và cổ, và mối liên quan giữa các loài Fusobacterium và ung thư đường tiêu hóa. Nhưng nhóm nghiên cứu cũng xác định các chữ ký vi khuẩn chưa biết trước đây phân biệt đối xử mạnh mẽ giữa các loại ung thư. Ví dụ, sự hiện diện của các loài Faecalibacterium phân biệt ung thư ruột kết với các bệnh ung thư khác.

Được trang bị hồ sơ microbiome của hàng ngàn mẫu ung thư, các nhà nghiên cứu sau đó đã đào tạo và thử nghiệm hàng trăm mô hình học máy để liên kết các mẫu vi khuẩn nhất định với sự hiện diện của các loại ung thư cụ thể. Các mô hình học máy có thể xác định loại ung thư của bệnh nhân chỉ bằng dữ liệu vi khuẩn từ máu của người đó.

Sau đó, các nhà nghiên cứu đã loại bỏ ung thư cấp độ cao (giai đoạn III và IV) khỏi bộ dữ liệu và phát hiện ra rằng nhiều loại ung thư vẫn có thể phân biệt được ở giai đoạn trước khi chỉ dựa vào dữ liệu vi khuẩn có nguồn gốc từ máu. Các kết quả được duy trì ngay cả khi nhóm thực hiện khử nhiễm sinh học nghiêm ngặt nhất trên các mẫu, loại bỏ hơn 90 phần trăm dữ liệu vi sinh vật.

Áp dụng xét nghiệm DNA vi sinh vật

Để xác định xem các mô hình vi sinh vật này có hữu ích trong thế giới thực hay không, Knight, Poore và nhóm đã phân tích các mẫu huyết tương có nguồn gốc từ máu từ 59 bệnh nhân mắc bệnh ung thư tuyến tiền liệt, 25 bệnh nhân ung thư phổi và 16 với khối u ác tính, được cung cấp bởi các cộng tác viên tại Trung tâm Ung thư Moores tại Sức khỏe UC San Diego. Sử dụng các công cụ mới mà họ đã phát triển để giảm thiểu ô nhiễm, các nhà nghiên cứu đã phát triển cách đọc chữ ký vi khuẩn cho từng mẫu bệnh nhân ung thư và so sánh chúng với nhau và với các mẫu huyết tương từ 69 tình nguyện viên âm tính, khỏe mạnh, do Trung tâm nghiên cứu Neurobehavioral HIV cung cấp Trường Y San Diego.

Các mô hình học máy của nhóm đã có thể phân biệt hầu hết những người mắc bệnh ung thư với những người không mắc bệnh. Ví dụ, các mô hình có thể xác định chính xác một người bị ung thư phổi với độ nhạy 86 phần trăm và một người không mắc bệnh phổi với độ đặc hiệu 100 phần trăm. Họ thường có thể cho biết những người tham gia có loại nào trong ba loại ung thư. Ví dụ, các mô hình có thể phân biệt chính xác giữa một người bị ung thư tuyến tiền liệt và một người bị ung thư phổi với độ nhạy 81 phần trăm.

"Khả năng, trong một ống máu, có một hồ sơ toàn diện về DNA (bản chất) của khối u cũng như DNA của microbiota của bệnh nhân, có thể nói, là một bước tiến quan trọng để hiểu rõ hơn về vật chủ- đồng tác giả môi trường trong bệnh ung thư, "đồng tác giả Sandip Pravin Patel, MD, một bác sĩ chuyên khoa ung thư và đồng lãnh đạo của phương pháp điều trị thử nghiệm tại Trung tâm Ung thư Moores tại UC San Diego Health cho biết.

"Với phương pháp này, có khả năng theo dõi những thay đổi này theo thời gian, không chỉ là chẩn đoán, mà còn theo dõi điều trị lâu dài. Điều này có thể có ý nghĩa lớn đối với việc chăm sóc bệnh nhân ung thư và trong việc phát hiện sớm ung thư, nếu những kết quả này tiếp tục giữ trong thử nghiệm thêm. "

So sánh với chẩn đoán ung thư hiện nay


Theo Patel, chẩn đoán hầu hết các bệnh ung thư hiện nay cần phải sinh thiết phẫu thuật hoặc lấy mẫu ra khỏi vị trí nghi ngờ ung thư và phân tích mẫu bởi các chuyên gia tìm kiếm các dấu hiệu phân tử liên quan đến một số bệnh ung thư. Cách tiếp cận này có thể xâm lấn, tốn thời gian và chi phí.

Một số công ty hiện đang phát triển "sinh thiết lỏng" - phương pháp chẩn đoán nhanh các bệnh ung thư cụ thể bằng cách sử dụng phương pháp lấy máu đơn giản và công nghệ cho phép họ phát hiện đột biến gen đặc hiệu ung thư ở người khi lưu hành DNA do khối u. Cách tiếp cận này có thể đã được sử dụng để theo dõi sự tiến triển của khối u đối với một số loại ung thư đã được chẩn đoán, nhưng chưa được Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) chấp thuận cho sử dụng chẩn đoán.

"Mặc dù đã có những tiến bộ đáng kinh ngạc trong lĩnh vực sinh thiết lỏng và phát hiện ung thư sớm, nhưng sinh thiết lỏng hiện tại vẫn chưa thể phân biệt đáng tin cậy sự biến đổi di truyền bình thường với ung thư sớm thực sự và họ không thể phát hiện ung thư khi có sự thay đổi gen của con người hoặc không thể phát hiện được".

Patel, phó giám đốc của Trung tâm Liệu pháp Miễn dịch Chính xác San Diego, cho biết.

Đó là lý do tại sao thường có nguy cơ sinh thiết lỏng hiện tại sẽ trả lại kết quả âm tính giả trong gánh nặng bệnh tật thấp. "Thật khó để tìm thấy một đột biến gen rất hiếm ở người trong một tế bào hiếm phát ra từ một khối u", Patel nói. "Chúng rất dễ bị bỏ qua và bạn có thể được bảo rằng mình không bị ung thư, khi bạn thực sự mắc bệnh."

Theo các nhà nghiên cứu, một lợi thế của việc phát hiện ung thư dựa trên DNA của vi khuẩn, so với DNA khối u lưu hành ở người, là sự đa dạng của nó giữa các vị trí cơ thể khác nhau. DNA của con người, ngược lại, về cơ bản là giống nhau trên khắp cơ thể. Bằng cách không dựa vào những thay đổi DNA hiếm ở người, nghiên cứu cho thấy rằng chỉ số DNA của vi khuẩn máu có thể phát hiện chính xác sự hiện diện và loại ung thư ở giai đoạn sớm hơn so với các xét nghiệm sinh thiết lỏng hiện tại, cũng như đối với các bệnh ung thư thiếu đột biến gen có thể phát hiện được bởi những nền tảng đó.


Hạn chế và cảnh báo


Các nhà nghiên cứu nhanh chóng chỉ ra rằng vẫn có khả năng đọc DNA vi khuẩn dựa trên máu có thể bỏ lỡ các dấu hiệu ung thư và trả về kết quả âm tính giả. Nhưng họ hy vọng cách tiếp cận mới của họ sẽ trở nên chính xác hơn khi họ tinh chỉnh các mô hình học máy của họ với nhiều dữ liệu hơn.

Và mặc dù âm tính giả có thể ít phổ biến hơn với phương pháp DNA của vi khuẩn, nhưng dương tính giả - nghe nói bạn bị ung thư khi bạn không - vẫn là một rủi ro.

Patel nói rằng chỉ vì ung thư được phát hiện sớm, điều đó không có nghĩa là nó luôn cần điều trị ngay lập tức. Một số thay đổi DNA là không gây ung thư, những thay đổi liên quan đến lão hóa, vô hại hoặc tự giải quyết. Bạn sẽ không bao giờ biết về họ mà không có bài kiểm tra. Đó là lý do tại sao sàng lọc nhiều hơn và chẩn đoán ung thư nhiều hơn có thể không phải lúc nào cũng là một điều tốt, Patel nói, và nên được xác định bởi các bác sĩ lâm sàng chuyên gia.

Nhóm nghiên cứu cũng cảnh báo rằng ngay cả khi chỉ số đọc vi khuẩn chỉ ra ung thư, bệnh nhân có thể sẽ yêu cầu các xét nghiệm bổ sung để xác định chẩn đoán, xác định giai đoạn của khối u và xác định vị trí chính xác của nó.

Nhìn về phía trước


Knight cho biết nhiều thách thức vẫn còn ở phía trước khi nhóm của ông phát triển hơn nữa những quan sát ban đầu này thành một xét nghiệm chẩn đoán ung thư được FDA chấp thuận. Hầu hết tất cả, họ cần xác nhận những phát hiện của họ trong một quần thể bệnh nhân lớn hơn và đa dạng hơn nhiều, một công việc đắt đỏ. Họ cần xác định cách đọc vi khuẩn dựa trên máu "khỏe mạnh" có thể trông như thế nào giữa nhiều người, đa dạng. Họ cũng muốn xác định liệu các chữ ký vi khuẩn mà họ có thể phát hiện trong máu người có đến từ các vi khuẩn sống, vi khuẩn chết hoặc vi khuẩn chết đã mở ra, phân tán nội dung của chúng hay không - một cái nhìn sâu sắc có thể giúp chúng tinh chỉnh và cải thiện cách tiếp cận của chúng.

Để thúc đẩy quá trình đọc DNA vi khuẩn dựa trên máu thông qua các bước tiếp theo để phê duyệt quy định, thương mại hóa và ứng dụng lâm sàng trong xét nghiệm chẩn đoán, Knight và Poore đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế và họ đã thành lập một công ty spinout có tên là Micronoma, với đồng tác giả Sandrine Miller-Montgomery, Tiến sĩ, giáo sư thực hành tại Trường Kỹ thuật Jacobs và giám đốc điều hành của Trung tâm Đổi mới Microbiome tại UC San Diego.

Nghiên cứu mới nhất có thể thúc đẩy những thay đổi quan trọng trong lĩnh vực sinh học ung thư, Poore nói.

"Ví dụ, thông thường các nhà vi trùng học sử dụng nhiều biện pháp kiểm soát ô nhiễm trong các thí nghiệm của họ, nhưng chúng thường hiếm khi được sử dụng trong các nghiên cứu về ung thư", ông nói. "Chúng tôi hy vọng nghiên cứu này sẽ khuyến khích các nhà nghiên cứu ung thư trong tương lai" có ý thức về vi khuẩn "."

Các nhà nghiên cứu cũng đề xuất chẩn đoán ung thư có thể chỉ là khởi đầu cho microbiome máu liên quan đến ung thư mới được phát hiện.

Miller-Montgomery nói: "Sự hiểu biết mới này về cách dân số vi khuẩn chuyển sang ung thư có thể mở ra một con đường trị liệu hoàn toàn mới". "Bây giờ chúng ta biết các vi khuẩn ở đó, nhưng chúng đang làm gì? Và chúng ta có thể thao túng hoặc bắt chước các vi khuẩn này để điều trị ung thư không?"

Nguồn :Đại học California
- Thuocbietduoc.com.vn cung cấp thông tin về hơn 30.000 loại thuốc theo toa, thuốc không kê đơn. - Các thông tin về thuốc trên Thuocbietduoc.com.vn cho mục đích tham khảo, tra cứu và không dành cho tư vấn y tế, chẩn đoán hoặc điều trị. - Khi dùng thuốc cần tuyệt đối tuân theo theo hướng dẫn của Bác sĩ
- Chúng tôi không chịu trách nhiệm về bất cứ hậu quả nào xảy ra do tự ý dùng thuốc dựa theo các thông tin trên Thuocbietduoc.com.vn
"Thông tin Thuốc và Biệt Dược" - Giấy phép ICP số 235/GP-BC.
© Copyright Thuocbietduoc.com.vn - Liên hệ: contact@thuocbietduoc.com.vn