Ученые Кемеровского государственного университета проанализировали образцы мокроты пациентов с различными формами рака легкого и выяснили, что количество стрептококков (Streptococcus), бацилл (Bacillus), гемелл (Gemella) и гемофилюс (Haemophilus) в их составе значительно выше, чем в контрольной (здоровой) группе. В перспективе исследователи планируют установить не только роды, но и виды бактерий микробиома дыхательных путей. Это поможет выявлять опухоли на ранних стадиях и своевременно приступать к их лечению. Статья по этой теме опубликована в международном журнале Life.
Зачастую, когда речь заходит о мутагенах биологической природы, ученые в первую очередь рассматривают вирусы. Во многом потому, что их способность повреждать клетки и генетический материал достаточно хорошо изучена. Однако большая часть бактерий в процессе своей жизнедеятельности также могут вызывать повреждения молекул ДНК в клетках. Это, в свою очередь, приводит к появлению злокачественных новообразований.
Кемеровские ученые оценили способность бактериальных микроорганизмов производить в клетках мутации. Как выяснилось, при всех формах рака легкого имеются определенные особенности в составе микробиоты дыхательных путей. В частности, есть спектр бактерий, который гораздо чаще встречается в мокроте пациентов, больных раком легкого. Это бактерии рода стрептококков, бацилл, гемелл и гемофилюс. На данный момент ученые считают, что стрептококки группы B (agalactiae) — наиболее вероятные биомаркеры рака легкого, но для подтверждения этого необходимы дополнительные исследования.
«Некоторые бактерии напрямую вырабатывают гены токсинов или производят свободные радикалы, и всё это приводит к формированию мутаций. В большинстве случаев ученые об этом свойстве узнают только из модельных экспериментов, и на сегодня их способность вызывать мутации остается недостаточно изученной», — комментирует профессор кафедры генетики и фундаментальной медицины КемГУ доктор биологических наук Владимир Геннадьевич Дружинин.
По словам ученого, в настоящее время крайне мало научных групп, изучающих взаимосвязь между бактериальным составом респираторного тракта с возникновением и прогрессированием рака легкого. Однако эти исследования необходимы, поскольку начальные этапы заболевания проходят практически незаметно из-за отсутствия нервных окончаний у легких. Наличие определенных признаков ранней опухоли, в том числе в составе бактериальных микроорганизмов, может значительно ускорить процесс диагностики и лечения.
В исследовании приняло участие более ста здоровых и ста больных раком легкого человек. Основными факторами риска развития этого заболевания были активное курение или/и профессиональное воздействие канцерогенов, в особенности работа на производстве. Для анализа состава микробиома дыхательных путей использовали образцы мокроты, полученные от больных раком легкого и контрольной группы.
Для проведения исследования ученые использовали технологию массового параллельного секвенирования. Сначала мокроту очищали от ненужных веществ вроде грибков и вирусов с использованием набора для выделения геномной ДНК FastDNA Spin Kit. При помощи повторяющихся температурных циклов (ПЦР) из нее выделяли и получали множество копий одного из основных генов бактерий — 16S-РНК. Готовые образцы геномных библиотек бактериальной ДНК затем секвенировали на приборе Illumina MiSeq. Этот способ еще называют ампликонным, так как он направлен только на анализ конкретных частей ДНК — ампликонов. Их основания метят красителями, каждый из которых обозначает определенную «букву» (название гена). С помощью детектора лазерного излучения эти фрагменты переводятся на компьютере в виде текстового файла, который ученые впоследствии анализируют, используя биоинформационные методы. Такой способ определения полного состава микроорганизмов активно используется во всем мире, но не позволяет точно определять виды бактерий и их функциональные особенности. Поэтому в будущем исследователи хотели бы продолжить эту работу, используя уже полногеномное секвенирование бактериальной ДНК.
Исследование поддержано Российским научным фондом (грант № 18-14-00022 «Связь состава респираторной микрофлоры с активностью генома и мутагенными эффектами у жителей угольного промышленного региона»).
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии