Ученые из Бирмингемского университета обнаружили ряд биомаркеров, которые помогут улучшить выявление и лечение заболеваний желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), таких как рак желудка (РЖ), колоректальный рак (КРР) и воспалительные заболевания кишечника (ВЗК). Исследователи выяснили, что определенные бактерии и метаболиты кишечника связаны с каждым заболеванием, что позволяет предположить, что эти биомаркеры могут помочь в ранней, менее инвазивной диагностике ЖКТ, а некоторые маркеры указывают на риск развития нескольких заболеваний.
В работе были использованы передовые алгоритмы машинного обучения и искусственного интеллекта для анализа наборов данных о микробиоме и метаболоме пациентов с гастроэзофагеальной рефлюксной болезнью, колоректальным раком и воспалительными заболеваниями кишечника. Перекрестный анализ заболеваний показал, что модели, обученные на данных о гастроэзофагеальной рефлюксной болезни, могут успешно прогнозировать биомаркеры воспалительных заболеваний кишечника, а модели колоректального рака могут с высокой точностью прогнозировать биомаркеры гастроэзофагеальной рефлюксной болезни.
Исследовательская группа опубликовала свои результаты в Journal of Translational Medicine. Соавтор работы доктор Анимеш Ачарджи сказал: «Современные методы диагностики, такие как эндоскопия и биопсия, эффективны, но могут быть инвазивными, дорогостоящими и иногда пропускают заболевания на ранних стадиях. Наш анализ позволяет лучше понять механизмы, лежащие в основе прогрессирования заболевания, и выявить ключевые биомаркеры для целевой терапии. Эти маркеры помогут увидеть заболевания на ранних стадиях, что приведет к эффективному и персонализированному лечению».
Исследование показало, что в КРР часто встречались бактерии из групп Firmicutes, Bacteroidetes и Actinobacteria, а также были отмечены изменения в метаболитах, таких как дигидроурацил и таурин. Некоторые из этих биомаркеров также относились к ВЗК, что говорит о совпадении этих заболеваний, но если для выявления ВЗК эти маркеры работали хорошо, то для КРР они были менее эффективны.
Для КРР значимыми оказались такие бактерии, как Fusobacterium и Enterococcus, а также такие метаболиты, как изолейцин и никотинамид, которые иногда совпадали с таковыми для гастроэзофагеальной рефлюксной болезни, что указывает на возможные общие пути развития заболевания.
При ВЗК важную роль играли бактерии из семейства Lachnospiraceae и такие метаболиты, как уробилин и глицерат, причем некоторые из этих маркеров также участвовали в развитии рака, что свидетельствует о взаимосвязи этих заболеваний. Исследовательская группа смоделировала рост микроорганизмов в кишечнике и потоки метаболитов, выявив значительные метаболические различия между здоровым и больным состоянием ЖКТ.
«Анализ перекрестных заболеваний подчеркнул потенциал использования микробных и метаболических биомаркеров, выявленных при одном заболевании, для прогнозирования другого», — добавил доктор Ачарджи. «Этот подход может привести к разработке универсальных диагностических инструментов, которые позволят революционизировать диагностику и лечение множества желудочно-кишечных заболеваний».
Ученые планируют продолжить изучение клинического применения своих результатов, включая разработку неинвазивных диагностических тестов и целевых терапий на основе выявленных биомаркеров.
[Фото: ru.123rf.com]
