Международная команда исследователей совершила прорыв в диагностике тяжелых заболеваний пищеварительной системы. Ученые идентифицировали комплекс специфических биомаркеров, позволяющих с высокой точностью обнаруживать рак желудка, колоректальный рак и воспалительные патологии кишечника на ранних этапах.
В фокусе работы оказались два ключевых компонента кишечной среды: микробиом (сообщество бактерий) и метаболом (совокупность малых молекул, продуктов метаболизма). Анализ показал, что определенные виды микроорганизмов и химических веществ устойчиво ассоциируются с конкретными болезнями, а часть из них является общей для нескольких патологий.
«Наша работа дает более глубокое понимание механизмов развития недугов и определяет ключевые маркеры для повышения точности диагностики и подбора индивидуальной терапии», — прокомментировал соавтор исследования Анимеш Ачарджи.
Любопытным открытием стала перекрестная применимость диагностических алгоритмов. Модели искусственного интеллекта, обученные на данных пациентов с раком желудка, демонстрировали способность распознавать признаки воспалительных заболеваний кишечника. Это свидетельствует о существовании общих биологических путей, лежащих в основе разных болезней.
Для каждой из изученных патологий ученые составили уникальный «портрет» микробиома.
- При раке желудка чаще выявлялись бактерии из типов Firmicutes, Bacteroidetes и Actinobacteria.
- Для колоректального рака значимыми маркерами оказались микроорганизмы родов Fusobacterium и Enterococcus.
- Воспалительные заболевания кишечника были тесно связаны с изменениями в семействе Lachnospiraceae.
Параллельно были обнаружены характерные метаболиты — химические вещества, чья концентрация меняется при болезни. Некоторые из них вовлечены в процессы, общие для воспаления и онкогенеза, что объясняет обнаруженные пересечения.
Компьютерное моделирование подтвердило, что метаболические профили здоровых людей и пациентов кардинально различаются, что доказывает высокий диагностический потенциал найденных маркеров.
Авторы работы полагают, что это открытие прокладывает путь к созданию новых неинвазивных диагностических инструментов. В перспективе они могут дополнить или даже заменить такие неприятные процедуры, как эндоскопия и биопсия. Следующим шагом станет валидация результатов на более масштабных группах пациентов и разработка универсальных тест-систем для раннего выявления целого спектра гастроэнтерологических заболеваний.
Результаты исследования опубликованы в Journal of Translational Medicine.
Изображение: фрипик
