Краят на колоноскопията? Прост тест за изпражнения открива 90% от колоректалния рак

Картографирането на чревния микробиом с помощта на изкуствен интелект може да направи революция в откриването на рака и да трансформира диагностицирането на заболяванията.

Учени от Женевския университет са създали първия подробен каталог на чревни бактерии на ниво подвид, отключвайки мощни нови начини за откриване на колоректален рак. Чрез прилагане на машинно обучение към проби от изпражнения, те постигат 90% процент на откриване – почти съвпадащ с колоноскопиите, но с много по-малко разходи и дискомфорт. Този пробив може да направи революция в ранния скрининг на рака, като помогне за откриването на заболяването, преди да се е развило.

Тестът на изпражненията открива 90% от колоректалния рак

Чрез анализ на чревната микробиота на ниво подвид с машинно обучение, учените вече могат да откриват колоректален рак с точност, близка до колоноскопията, използвайки само проби от изпражнения. Снимка: Shutterstock

Колоректалният рак е втората водеща причина за смърт от рак в световен мащаб. Ако се открие рано, може да се лекува ефективно, но цената и дискомфортът от колоноскопиите - основният диагностичен метод, използван в момента - често водят до забавяне на диагнозата. Използвайки алгоритми за машинно обучение, екип от Женевския университет (UNIGE) идентифицира за първи път всички човешки чревни бактерии до ниво на детайлност, което позволява да се разбере физиологичното значение на различните микробни подгрупи. Този списък след това е използван за откриване на наличието на колоректален рак според бактериите, присъстващи в прости проби от изпражнения, неинвазивен и евтин инструмент за скрининг. Потенциалните приложения са огромни, вариращи от диагностицирането на други видове рак до по-добро разбиране на връзките между чревната микробиота и здравето.
Тези открития са публикувани в Cell Host & Microbe.

Колоректалният рак често се диагностицира в напреднал стадий, когато възможностите за лечение са ограничени. Това подчертава необходимостта от по-прости, по-малко инвазивни диагностични инструменти, особено предвид все още необяснимия ръст на случаите сред младите хора. Макар че отдавна е известно, че чревната микробиота играе роля в развитието на колоректален рак, прилагането на тези открития в клиничната практика е трудно. Това е така, защото различните щамове на един и същ бактериален вид могат да имат противоположни ефекти, като някои стимулират заболяването, а други нямат никакъв ефект.

"Вместо да разчитаме на анализа на различните видове, съставляващи микробиотата, който не обхваща всички значими разлики, или на бактериалните щамове, които варират значително между различните индивиди, ние се фокусирахме върху междинно ниво на микробиотата, подвидовете", обяснява Мирко Трайковски (Mirko Trajkovski), редовен професор в катедрата по клетъчна физиология и метаболизъм и в Центъра за диабет към Медицинския факултет на UNIGE, който ръководи това изследване. "Разграничаването на подвидовете е специфично и може да обхване разликите в начина, по който бактериите функционират и допринасят за заболявания, включително рак, като същевременно остава достатъчно общо, за да открие тези промени сред различни групи индивиди, популации или държави."

С помощта на машинно обучение

Първата стъпка е била да се анализират огромни количества данни.

"Като биоинформатик, предизвикателството бе да се измисли иновативен подход за анализ на голям обем данни", спомня си Матия Тричкович (Matija Tričković), докторант в лабораторията на Мирко Трайковски и първи автор на това изследване. "Успешно разработихме първия изчерпателен каталог на подвидовете на човешката чревна микробиота, заедно с прецизен и ефикасен метод за използването му както за изследвания, така и в клиниките."

Чрез комбиниране на този каталог със съществуващи клинични данни, учените са разработили модел, който може да предскаже наличието на колоректален рак единствено въз основа на бактериите, присъстващи в пробите от изпражнения.

"Въпреки че бяхме уверени в стратегията си, резултатите бяха поразителни", възкликва Матия Тричкович. "Нашият метод откри 90% от случаите на рак, резултат, много близък до 94%-ния процент на откриване, постигнат чрез колоноскопии, и по-добър от всички настоящи неинвазивни методи за откриване."

Чрез интегриране на повече клинични данни, този модел би могъл да стане още по-прецизен и да се сравни с точността на колоноскопията. Той би могъл да се превърне в рутинен инструмент за скрининг и да улесни ранното откриване на колоректален рак, който след това би бил потвърден чрез колоноскопия, но само при избрана група пациенти.

Още много други приложения

Първо клинично изпитване се провежда в сътрудничество с университетските болници в Женева (HUG), за да се определят по-точно стадиите на рака и лезиите, които могат да бъдат открити. Приложенията обаче надхвърлят колоректалния рак. Чрез изучаване на разликите между подвидовете от един и същ бактериален вид, изследователите вече могат да идентифицират механизмите на действие, чрез които чревната микробиота влияе върху човешкото здраве.

"Същият метод скоро би могъл да се използва за разработване на неинвазивни диагностични инструменти за широк спектър от заболявания, всички базирани на един-единствен микробиотичен анализ", заключава Мирко Трайковски.

Справка: Matija Tričković, Silas Kieser, Evgeny M. Zdobnov, Mirko Trajkovski. Subspecies of the human gut microbiota carry implicit information for in-depth microbiome research. Cell Host, 2025; 33 (8): 1446 DOI: 10.1016/j.chom.2025.07.015

Източник: Gut bacteria can reveal colorectal cancer, Université de Genève

Още по темата

17/12/2024

Медицина

Колоректалните тумори се раждат, когато стволовите клетки умират

19/09/2023

Медицина

Проучване показва, че скринингът за рак може да не удължава живота. Но експерти твърдят, че това не е вярно

23/06/2023

Медицина

Микроби, обитаващи тумора: Изненадваща нова граница в лечението на рака

03/06/2022

Медицина

Канабиноидите потискат разрастването на рака на дебелото черво, показват клетъчни проучвания