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文｜学术头条
细菌，真菌，病毒…… 这些微生物，它们无处不在，也与人类日子休戚相关。在人体的肠道内就储存着很多的微生物，它们不只能促进食物的消化吸收，调理肠道免疫系统，还与肥壮，糖尿病以及一些肠道疾病有关。更可怕的是，近年来研讨显现肠道微生物与许多肿瘤的发作展开有关。
今日 Nature 发布的一项研讨显现，加州大学圣地亚哥分校研讨人员经过剖析癌症基因组图谱中 33 中不一样癌症共 18116 例肿瘤样本后，发现不一样癌症患者安排和血液内的微生物 DNA 存在差异。
为此研讨人员开发了一种机器学习模型，该模型经过剖析血液中微生物 DNA 的类型就可以辨认受试者是否患有癌症以及癌症类型。即便是前期的癌症，血液中的微生物数据仍然可以区别出多种癌症类型。
Nature 论文
要知道，癌症之所以可怕，很大一部分原因便是在于咱们很难在前期发现它，很多患者确诊时已确认进入疾病晚期。那么，终究有没有一种简略的办法可以在前期精确筛查出肿瘤的发作呢？
近年来，许多科学家对肿瘤“液体活检”技能产生了稠密的爱好，他们妄图在血液中寻觅肿瘤细胞破碎的 DNA，以到达癌症前期确诊的意图。因而，液体活检技能也被成为“滴血测癌”。
2017 年 Science 上宣布了一项研讨，显现微生物能侵入大多数胰腺肿瘤，并分化患者服用的化疗药物。这一现象引起了加州大学圣地亚哥分校的博士研讨生 Poore 的留意，他猜测，细菌和病毒所代表的信息，或许可以在癌症确诊进程中起到效果。
所以，他同微生物组立异中心主任 Knight 教授，以及一个跨学科协作小组一起展开了微生物与癌症确诊的研讨。他们首要查看了癌症基因组图谱（The Cancer Genome Atlas），该图谱是美国国家癌症研讨所的数据库，包含了来自不计其数名癌症患者的肿瘤基因和其他信息。他们要做的便是在人类测序数据中来筛查出微生物的 DNA。
总算，研讨人员在 10418 名患者、33 种不同癌症类型的 18116 个肿瘤样本中发现了与特定癌症相关的微生物特征。其间一些与既往研讨相同，如甲型乳头瘤病毒属 (Alphapapillomavirus) 和丙型肝炎病毒属（Hepacivirus）与宫颈癌、头颈癌和肝细胞癌有关，梭菌属（Fusobacterium）与胃肠道肿瘤有关。
此外，研讨人员还发现微生物特征可以区别不同的癌症类型，如粪杆菌属（Faecalibacterium）可将结肠癌与其他癌症区别开来。
近年来科学家们逐步发现，旅居在人体中的微生物与癌症发作与展开密切相关
在研讨了数千个癌症样本的微生物特征后，他们练习并测验了数千种机器学习模型来将特定微生物类型与特定肿瘤相关起来，随后他们发现这些机器学习模型可以经过患者血液中微生物数据来区别患者的癌症类型。
但是，在癌症极难被发现的前期阶段，这些发现是否有用呢？
为此，研讨人员将晚期癌症（Ⅲ 期和 Ⅳ 期）患者从数据库中除掉出去，发现经过患者血液中的微生物数据，仍然可以将许多前期癌症类型区别开来。当研讨团队去除 90% 以上微生物数据以此对样本进行了最严厉的生物信息学净化后，成果仍然有用。
接下来，研讨人员着手验证这些机器学习模型是否完成癌症前期确诊。
他们剖析了来自加州大学圣地亚哥分校摩尔癌症中心的 59 名前列腺癌患者、25 名肺癌患者和 16 名黑色素瘤患者，以及 69 名未确诊癌症个别的血液血浆样品，成果发现这些机器学习模型可以将大多数癌症患者与非癌症患者区别出来。
该模型确诊肺癌的敏感性（真阳性，检测出的确患有癌症的才能）是86%，特异性（真阴性，检测出的确没有患癌的才能）是100%，此外，该模型也能将不同癌症类型区别开来，如该模型区别前列腺癌和肺癌患者的敏感性是 81%。
研讨人员表明，这个模型不单单是一个确诊癌症的东西，也可以对癌症医治进程进行长时间的监测。如果在往后测验中这些成果仍然有用，那么这关于癌症患者医治和癌症的前期确诊将有重要的含义。
安排和血液中的微生物 DNA
现在，大多数癌症的确诊需求经过手术将肿瘤取出，随后由病理学家对肿瘤做多元化的剖析（即活检）。这种办法不只会给患者带来巨大的伤口，并且价格昂贵且耗时。
现在一些公司企图展开 “液体活检” 技能，企图经过简略的抽血并检测来自肿瘤的循环 DNA 来快速确诊癌症。该办法现已可以用于监测某些确诊癌症患者的疾病发展，但美国食物和药物管理局 (FDA) 没有将其同意用于癌症的确诊。
圣地亚哥精确免疫医治中心的副主任 Patel 表明，尽管液体活检和癌症前期确诊展开迅速，但现在的液体活检技能还不能区别前期癌症和正常基因突变患者。因而，现在的液体活检技能往往存在假阴性成果。
这样一来，与检测血液中循环肿瘤 DNA 比较，检测血液中肿瘤相关微生物 DNA 的优势就清楚明了，它不只可以在癌症前期精确检测癌症的存在和类型，也可以检测到存在正常基因突变的癌症患者。
尽管如此，研讨人员指出，根据微生物 DNA 来确诊癌症的办法仍或许存在假阴性的成果，但往后他们会运用更多的数据来完善这个机器学习模型，使这个新办法愈加精确。
研讨人员一起表明，即便使用该机器学习模型来确诊癌症，患者仍或许需求进一步的查看来确认肿瘤的阶段及其方位。
微生物组立异中心主任 Knight 教授表明，“从前简直一切的研讨都假定肿瘤是一个没有微生物存在的环境，一起疏忽了癌细胞或许与人体内细菌、病毒和其他微生物之间杂乱的相互效果。事实上，咱们体内微生物基因的数量远远超越人类基因数量，因而它们能为咱们健康供给重要的头绪也就家常便饭。咱们我们都期望这项研讨可以鼓舞科学家可以清醒认识微生物，而癌症确诊或许仅仅一个开端。”
论文原文链接：
https:///articles/s41586-020-2095-1
同期谈论文章链接：
https:///articles/d41586-020-00637-w
参考资料：
https://www.eurekalert.org/emb_releases/2020-03/uoc--mdi030920.php
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