В слюне обнаружили бактериальный след рака пищевода

Учёные научились различать пациентов по составу бактерий во рту, но проверка показала, почему до ранней диагностики ещё далеко

Почему рак пищевода особенно опасен в некоторых регионах мира

Пищевод — мышечная трубка, по которой пища поступает из глотки в желудок. Его злокачественные опухоли могут развиваться из разных типов клеток.

Плоскоклеточная карцинома возникает из клеток, выстилающих внутреннюю поверхность пищевода. Она особенно распространена в отдельных регионах Восточной и Южной Африки, Китая и Ирана.

В западных странах относительно чаще встречается другой вариант заболевания — аденокарцинома пищевода, развитие которой тесно связано с хроническим кислотным рефлюксом и ожирением.

Для плоскоклеточного рака установлены несколько важных факторов риска: курение, употребление алкоголя, очень горячих напитков и неудовлетворительное состояние полости рта. Однако они не полностью объясняют, почему заболеваемость настолько сильно различается между соседними регионами.

Исследователи рассматривают сочетание наследственной предрасположенности, особенностей окружающей среды и образа жизни. Ещё одним возможным участником этих процессов оказался микробиом — совокупность микроорганизмов, населяющих определённую часть организма.

Что обнаружили в 158 образцах слюны

Исследователи изучили микробиом полости рта 158 жителей Южной Африки. Среди них были 48 пациентов с подтверждённым плоскоклеточным раком пищевода и 110 человек из контрольной группы.

До получения образцов слюны пациенты не проходили противоопухолевого лечения. Это позволило исключить непосредственное влияние химиотерапии, лучевой терапии и операций на результаты анализа.

У каждого участника собирали по 2 мл слюны. Затем из образцов выделяли бактериальную ДНК и исследовали определённый участок гена 16S рРНК, позволяющий различать бактериальные группы.

Важно, что учёные искали не опухолевые клетки и не мутации в ДНК человека. Они определяли, какие бактерии присутствуют в слюне и каково их относительное содержание.

Результаты показали существенные различия между пациентами с раком и контрольной группой.

У больных было ниже альфа-разнообразие микробиома — показатель, отражающий разнообразие бактерий внутри одного образца. Кроме того, исследователи выявили изменения в распространённости отдельных микроорганизмов.

Среди бактерий, чаще встречавшихся у пациентов с раком, оказались Fusobacterium nucleatum, Lautropia mirabilis, Veillonella dispar и Prevotella salivae.

Причём диагностическую информацию несло не столько присутствие отдельной бактерии, сколько сочетание множества микробных признаков.

Почему внимание привлекла Fusobacterium nucleatum

Fusobacterium nucleatum — бактерия, которая может присутствовать в полости рта человека. Она давно интересует онкологов, поскольку в других исследованиях была связана с воспалительными процессами и некоторыми злокачественными опухолями.

В частности, накоплены данные о её участии в биологических процессах, сопровождающих развитие колоректального рака.

В новом исследовании определённый генетический вариант F. nucleatum чаще обнаруживался в слюне пациентов с плоскоклеточной карциномой пищевода.

Однако здесь важно различать два совершенно разных утверждения.

Первое: наличие бактерии связано с заболеванием. Именно такую связь обнаружили исследователи.

Второе: бактерия вызывает заболевание. Представленная работа этого не доказывает.

Микроорганизмы потенциально могут влиять на воспаление, активность иммунной системы и поведение клеток слизистой оболочки. Но существует и обратная возможность: развивающаяся опухоль сама меняет условия, в которых живут бактерии.

Более того, отдельные разновидности близкородственных бактерий в исследовании были связаны с противоположными результатами. Это показывает, почему анализ одного микроорганизма не может автоматически заменить изучение всего микробиома.

Алгоритм показал результат 0,96. Почему это не означает 96% точности теста

После анализа бактериальной ДНК исследователи построили математическую модель, которая должна была отличать образцы больных раком от образцов контрольной группы.

Для сравнения разработали другую модель, использовавшую обычную клиническую информацию: возраст, пол, курение, употребление алкоголя и другие характеристики участников.

Результаты существенно различались.

Модель на основе клинических и демографических данных получила показатель AUROC 0,69. Модель, использовавшая подробные характеристики микробиома, достигла AUROC 0,96.

AUROC — статистическая характеристика способности модели различать две группы. Значение 0,5 соответствует случайному различению, а 1,0 — идеальному разделению.

Поэтому результат 0,96 действительно впечатляет. Но он не означает, что анализ правильно диагностирует рак у 96% людей, пришедших на обследование.

Для медицинского теста необходимо отдельно определить чувствительность — способность находить заболевание у больных, и специфичность — способность правильно исключать его у здоровых.

Не менее важно проверить, сколько ложноположительных результатов возникнет при обследовании населения, где рак встречается значительно реже, чем в специально сформированной исследовательской выборке.

Авторы применяли перекрёстную проверку: модель обучали на одной части данных и проверяли на образцах, не включённых в соответствующий этап обучения. Это снижает вероятность искусственно завышенного результата.

Но высокая эффективность внутри одного исследования ещё не гарантирует такой же результат в другой больнице, стране или группе пациентов.

Самое интересное обнаружилось при проверке в Китае

Чтобы понять, насколько универсален найденный бактериальный сигнал, исследователи воспользовались данными трёх ранее проведённых исследований в Китае.

И здесь результаты оказались гораздо менее однозначными.

Модель, обученная на южноафриканской выборке, достигла AUROC 0,79 в одной китайской группе. Это достаточно выраженная способность различать пациентов, хотя и заметно ниже первоначальных 0,96.

Но в двух других группах показатели составили всего 0,56 и 0,52.

Особенно важен результат 0,52. Он был получен при проверке на группе, включавшей пациентов с ранней стадией плоскоклеточного рака пищевода. Такой показатель практически соответствует случайному различению.

Это принципиальное ограничение: именно обнаружение ранних опухолей представляло бы наибольшую практическую ценность.

При объединении данных нескольких исследований и проверке моделей на полностью исключённых из обучения группах показатели улучшались. AUROC находился в диапазоне 0,64-0,81.

Следовательно, определённые микробные закономерности действительно могут сохраняться между популяциями. Однако их устойчивости пока недостаточно для внедрения универсального диагностического теста.

Исследователи также обнаружили, что заболевания дёсен способны существенно осложнять классификацию. В одной из китайских выборок, где участники имели гингивит или пародонтит, модель практически не отличала больных раком от контрольной группы.

Возможно, бактерии обнаруживают последствия опухоли, а не сам рак

В этом заключается ещё одна важная особенность исследования.

Большинство пациентов с раком в южноафриканской выборке уже испытывали затруднения при глотании. Точная стадия заболевания у каждого участника не была установлена.

По мере роста опухоли просвет пищевода может сужаться. Человеку становится труднее проглатывать твёрдую пищу, затем иногда возникают проблемы и с жидкостями.

Меняются питание, количество потребляемой пищи и условия в верхних отделах пищеварительного тракта. Всё это потенциально способно повлиять на микробиом полости рта.

В таком случае обнаруженная бактериальная картина может быть не ранним признаком возникновения злокачественной опухоли, а отражением изменений, которые вызывает уже развившееся заболевание.

Причём похожие изменения теоретически могут возникать и при доброкачественных сужениях пищевода или других состояниях, нарушающих прохождение пищи.

Именно поэтому недостаточно сравнить больных раком только со здоровыми людьми. Необходимо выяснить, способна ли модель отличить злокачественную опухоль от других заболеваний с похожими проявлениями.

Это исследователям ещё предстоит сделать.

Как анализ слюны может изменить обследование пациентов

Современным основным методом выявления подозрительных изменений пищевода остаётся эндоскопия — исследование с помощью гибкого прибора с камерой, позволяющего осмотреть слизистую оболочку и при необходимости взять биопсию.

Процедура требует оборудования, подготовленного персонала и специализированной медицинской инфраструктуры.

В регионах с высокой заболеваемостью и ограниченными ресурсами доступность эндоскопии может быть серьёзной проблемой.

Поэтому исследователей интересует возможность предварительного отбора пациентов с помощью более простого анализа.

Предполагаемая схема выглядит следующим образом: человек сдаёт слюну, лаборатория анализирует её бактериальный состав, а математическая модель оценивает вероятность наличия подозрительных изменений.

Людей с высоким результатом можно было бы направлять на приоритетное эндоскопическое обследование.

Однако сам анализ пока не является ни доступным клиническим тестом, ни подтверждённым методом скрининга.

Для превращения экспериментальной технологии в практический инструмент потребуется проверить её на значительно больших и независимых группах пациентов.

Особенно важно включить людей с ранними опухолями, предраковыми изменениями, заболеваниями дёсен и доброкачественными болезнями пищевода. Потребуется также оценить влияние антибиотиков, питания, географии и различий между лабораторными методами.

Исследователям предстоит определить, можно ли заменить сложное секвенирование бактериальной ДНК более дешёвой и стандартизированной процедурой, не потеряв диагностическую информативность.

Какие признаки рака пищевода нельзя игнорировать уже сегодня

Пока исследуются новые биомаркеры, наибольшее практическое значение сохраняет своевременная оценка симптомов.

Один из наиболее характерных признаков заболеваний пищевода — дисфагия, то есть нарушение глотания.

Человек может замечать, что пища словно застревает за грудиной, приходится запивать её водой или выбирать более мягкие продукты. Иногда трудности постепенно усиливаются.

Другими настораживающими признаками могут быть необъяснимая потеря веса, боль при глотании, стойкая или усиливающаяся изжога и повторяющиеся эпизоды срыгивания пищи.

Эти симптомы не обязательно означают рак. Они встречаются и при значительно более распространённых доброкачественных заболеваниях.

Тем не менее нарушение глотания требует своевременного обращения к врачу. Клинические рекомендации NICE предусматривают направление пациента с дисфагией на обследование по маршруту подозрения на рак пищевода.

Ожидать появления новых анализов слюны или пытаться самостоятельно определить риск по составу микробиома не следует.