兩篇Nature醫學證實：大便中的腸道細菌或能預測結直腸癌

說起大便，很多人可能會掩鼻皺眉。如今越來越多的科學研究試圖從糞便中分析腸道菌群的特點，以期獲得有關疾病的線索。

腸道菌群是指生活在腸道中的微生物群體，它們可用於預測結直腸癌的發生。結直腸癌是消化道最常見的惡性腫瘤之一。它是女性第二大常見癌症，也是男性第三大常見癌症。

近日，一國際科學家團隊研究發現，結直腸癌與腸道微生物群模式的變化之間存在聯繫，而這種變化並不依賴於研究對象的飲食習慣。這一發現為開發能夠預測疾病出現的非侵入性檢測鋪平了道路。研究結果發表在《Nature Medicine》上。

該研究確定了與結直腸癌相關的微生物群，並在微生物代謝中發現了可用於預測疾病發生的特徵。

這項研究還有兩個重要的成果。一是在結直腸癌患者的腸道中發現了一種特殊的細菌，這種細菌常見於口腔和呼吸道。另一個是結直腸癌與微生物酶基因存在相關性，微生物酶降解膽鹼，而膽鹼是必需的維生素B群營養素。

研究發現，結直腸癌患者體內的具核梭桿菌（Fusobacterium nucleatum）水準高於健康個體。這種細菌通常生活在口腔的某些區域，而在胃腸道等其他部分出現則被認為是致命的。

聖保羅大學(University of Sao Paulo)生物信息學博士Andrew Maltez Thomas說：「在結腸直腸癌患者中，大量的口腔細菌往往會進入腸道。這種遷移可能導致腸道炎症，進而引發腫瘤。然而，我們不知道這種遷移的真正原因，只知道腸道中這些細菌的存在與結直腸癌之間存在聯繫，這種聯繫值得進一步研究。」

另一項發現是，在結直腸癌患者的糞便樣本中發現了一種重要的微生物酶膽鹼三甲胺裂解酶(cutC)基因，這一發現進一步證實了腸道微生物群與脂肪飲食之間存在致癌聯繫的可能性。Thomas說:「當這種酶分解大量紅肉和其他脂肪類食物中的膽鹼時，會釋放出一種眾所周知的致癌物質——乙醛。」

在過去的10年裡，有關腸道微生物群與人類健康之間聯繫的研究不斷發展，但這項新研究的創新之處是，它將細菌視為疾病發展的標誌。

該文章的合作者Emmanuel Dias-Neto說：「標記物通常與腫瘤細胞直接相關。我們使用不同的概念。我們的分析是基於生活在腸道內的數百種細菌中相對較少的細菌集合的變化。」

從腸道微生物群中獲得的DNA測序，使研究人員能夠識別每個糞便樣本中存在的細菌，測量每個細菌的數量，並識別它們基因組中的變異，這些變異可能與不同的結果有關，比如結腸直腸癌的風險增加。

然而，需要強調的是，這項研究並沒有顯示腸道微生物群的改變會導致結直腸癌。

研究人員表示，「我們發現了一種關聯，但這並不一定意味著有因果關係。特定的細菌是否會導致癌症或者癌症在結直腸導管中創造了一個不同的環境，從而使特定的細菌比其他細菌更有優勢，我們還沒有答案。」

研究人員表示，這可以說是迄今為止規模最大的一次直腸癌研究，研究人員將宏基因組學、生物信息學和機器學習（使用人工智慧）結合起來，分析了來自加拿大、中國、法國、德國、日本、美國等國家的969人的糞便樣品。

研究小組分析了來自特倫託大學的五項公共研究和另外兩項研究的數據。根據這七項研究的數據，他們能夠識別酶和細菌，並找出腸道微生物群如何預測結直腸癌的發展。

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「樣本的DNA測序需要區分微生物群DNA和人類DNA，這是鑒定和量化樣本中存在的微生物及其基因種類的一種手段，」 Thomas說。「我們從糞便樣本中提取了DNA，並對其進行了測序。然後我們使用計算方法來分析數據，結果我們能夠識別和量化物種和基因豐度。」

值得注意的是，這一發現也得到了特倫託大學計算生物學家Nicola Segata的證實，他也是該項目的海外主管。德國歐洲分子生物學實驗室(European Molecular Biology Laboratory, EMBL)進行的另一項有關腸道微生物群與癌症之間聯繫的研究也進一步證實了這一發現。更為巧合的是，關於EMBL研究的一篇文章發表在同一期的《Nature Medicine》雜誌上。

Thomas說到，「在準備論文的過程中，我們與另一個小組交換了數據和信息，事實證明，這對加強我們的研究結果非常重要。儘管我們使用了機器學習技術和不同的統計方法，但我們得出了相同的結論，即腸道微生物群可以預測不同人群和研究中結直腸癌的存在。」

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參考資料：

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