Analizy AI zbiorów danych dotyczących metabolitów i mikrobiomów wskazują, że skupienie się na interwencjach dietetycznych u młodszych dorosłych może być skuteczniejsze w zapobieganiu rakowi okrężnicy.
Niedawne badanie przeprowadzone w Cleveland Clinic wykazało, że cząsteczki pochodzące z diety, zwane metabolitami, odgrywają znaczącą rolę w ryzyku wystąpienia raka jelita grubego w młodym wieku, szczególnie tych związanych ze spożyciem czerwonego i przetworzonego mięsa. Badania opublikowane w Onkologia Precyzyjna NPJprzeanalizował zbiory danych dotyczących metabolitów i mikrobiomów i podkreślił, że jednym z najskuteczniejszych środków zapobiegawczych w przypadku dorosłych poniżej 60. roku życia jest omówienie sposobu odżywiania się z lekarzem.
Wzmożone monitorowanie i badania przesiewowe w kierunku raka jelita grubego są niezwykle pomocnym narzędziem. Pomimo sukcesu tych metod dane te wskazują, że lekarze mogą zastosować inne podejście do młodszych pacjentów, mówi starszy autor i onkolog przewodu pokarmowego Suneel Kamath, lekarz medycyny.
„Ostatecznie niepraktyczne jest stosowanie naszych modeli opieki nad osobami powyżej 60. roku życia w przypadku młodszych osób dorosłych po prostu dlatego, że nie możemy zapewnić wszystkim osobom objętym systemem corocznych kolonoskopii” – wyjaśnia. „O wiele bardziej wykonalne jest zapewnienie każdemu uczestnikowi systemu prostego testu umożliwiającego pomiar biomarkera określającego ryzyko raka jelita grubego. Wtedy będziemy mogli zapewnić osobom najbardziej zagrożonym odpowiednie badania przesiewowe”.
Prace współprowadzili były pracownik kliniczny Thejus Jayakrishnan, lekarz medycyny i dr Naseer Sangwan, dyrektor Microbial Sequencing & Analytics Resource Core. Naukowcy z Centrum ds. Raka jelita grubego o wczesnym początku w Cleveland Clinic przeprowadzili zakrojoną na szeroką skalę analizę danych pacjentów, którzy otrzymywali opiekę w Cleveland Clinic z powodu raka jelita grubego o wczesnym początku lub o średnim początku.
W jednym z poprzednich badań tego zespołu zidentyfikowano różnice w metabolitach (cząsteczkach pochodzących z diety) raka jelita grubego o wczesnym początku w porównaniu z rakiem jelita grubego o średnim początku, podczas gdy w innym badaniu zidentyfikowano różnice w mikrobiomie jelitowym pomiędzy młodszymi i starszymi dorosłymi chorymi na raka jelita grubego. Badania te zapewniły wiele potencjalnych kierunków badania CRC o początku w młodym wieku. Jednakże, gdy na ryzyko raka wpływa więcej czynników, zrozumienie tego, co się dzieje i zaplanowanie przyszłych badań, staje się trudniejsze, mówi dr Sangwan. Interakcje między tymi czynnikami, np. kiedy nasze bakterie jelitowe zużywają nasze metabolity i wytwarzają własnejeszcze bardziej to skomplikować.
Następnie dr Sangwan i jego zespół opracowali sztuczna inteligencja (AI) do łączenia i analizowania zbiorów danych z istniejących badań oraz wyjaśniania, które czynniki są najbardziej istotne dla przyszłych badań. Co zaskakujące, analiza dr Sangwana ujawniła, że różnice w diecie (zidentyfikowane poprzez analizę metabolitów) odpowiadają za znaczną część różnic obserwowanych pomiędzy pacjentami z chorobą o początku w młodym wieku i pacjentami z chorobą w starszym wieku.
„Naukowcy – łącznie z nami – zaczęli skupiać się na mikrobiomie jelitowym jako głównym czynniku ryzyka raka okrężnicy. Jednak nasze dane wyraźnie pokazują, że głównym czynnikiem wpływającym na to jest dieta” – mówi dr Sangwan. „Znamy już główne metabolity powiązane z ryzykiem wystąpienia choroby w młodym wieku, więc możemy teraz posunąć nasze badania we właściwym kierunku”.
Zespół był podekscytowany faktem, że dieta odgrywa tak dużą rolę w ryzyku raka, ponieważ znacznie łatwiej jest zidentyfikować pacjentów z grupy ryzyka na podstawie zliczenia metabolitów we krwi, niż sekwencjonować bakterie DNA w kale dla różnych drobnoustrojów.
„Zmiana mikrobiomu może być w rzeczywistości bardzo skomplikowana i trudna” – wyjaśnia dr Kamath. „Chociaż nie zawsze jest to łatwe, znacznie łatwiej jest zmienić dietę, aby zapobiec rakowi jelita grubego”.
Uwzględnienie czynników w diecie w celu zapobiegania rakowi jelita grubego
U młodszych pacjentów z rakiem okrężnicy poziom metabolitów związanych z produkcją i metabolizmem aminokwasów był wyższy kwas zwane argininą i cyklem mocznikowym w porównaniu do starszych rówieśników. Różnice te można wiązać z długotrwałym spożyciem mięsa czerwonego i mięs przetworzonych. Zespół analizuje obecnie krajowe zbiory danych, aby potwierdzić ustalenia specyficzne dla kliniki w Cleveland dotyczące pacjentów w całym kraju.
Po tym, jak wykażą, że metabolity cyklu argininy i mocznika (oraz, pośrednio, nadmierne spożycie czerwonego i przetworzonego mięsa) są podwyższone u młodszych dorosłych chorych na raka okrężnicy w całym kraju, planują sprawdzić, czy określone diety lub dostępne na rynku leki regulujące produkcję argininy i cykl mocznikowy może pomóc w zapobieganiu lub nawet leczeniu raka jelita grubego o młodym początku.
Doktor Kamath twierdzi, że chociaż potrzebne są dalsze badania, aby dokładnie zrozumieć, w jaki sposób czynniki dietetyczne powodują raka okrężnicy, jego obecne odkrycia już zmieniły sposób, w jaki zapewnia pacjentowi opiekę.
„Mimo że przed badaniem wiedziałam, że dieta jest istotnym czynnikiem ryzyka raka jelita grubego, nie zawsze omawiałam ten temat z pacjentami podczas pierwszej wizyty. Dzieje się tak wiele, że to już może być tak przytłaczające” – mówi dr Kamath. „Teraz zawsze przypominam o tym moim pacjentom oraz wszystkim zdrowym przyjaciołom i członkom rodziny, z którymi przychodzą, aby spróbować wyposażyć ich w narzędzia potrzebne do podejmowania świadomych wyborów dotyczących ich stylu życia”.
Odniesienie: „Multi-omiki uczenie maszynowe do badania interakcji gospodarz-mikrobiom w raku jelita grubego o wczesnym początku” autorstwa Thejusa T. Jayakrishnana, Naseera Sangwana, Shimoli V. Barot, Nicole Farha, Arshiya Mariam, Shao Xiang, Federico Aucejo, Madison Conces, Kanika G. Nair, Smitha S. Krishnamurthi, Stephanie L. Schmit, David Liska, Daniel M. Rotroff, Alok A. Khorana i Suneel D. Kamath, 17 lipca 2024 r., npj Onkologia Precyzyjna.
DOI: 10.1038/s41698-024-00647-1
