کشف نشانگرهای زیستی جدید در روده برای تشخیص زودهنگام سرطان و بیماری‌های گوارشی

شناسایی بیومارکرهای روده برای تشخیص دقیق‌تر

دانشمندان موفق به شناسایی سیگنال‌های زیستی مشخصی در روده شده‌اند که قادر است فرآیند شناسایی و پایش چندین بیماری دستگاه گوارش را به طور قابل توجهی ساده‌تر و دقیق‌تر سازد. این نشانگرهای زیستی (بیومارکرها) از دو منبع کلیدی استخراج شده‌اند: میکروبیوم، که شامل مجموعه باکتری‌های ساکن دستگاه گوارش است، و متابولوم، که مولکول‌های کوچکی را در بر می‌گیرد که در نتیجه تجزیه غذا و واکنش‌های شیمیایی بدن و میکروب‌ها تولید می‌شوند.

نتایج این مطالعه حاکی از آن است که برخی باکتری‌ها و متابولیت‌ها به طور مداوم با هر یک از این بیماری‌ها مرتبط هستند. اهمیت این الگوها در آن است که چنین نشانگرهایی می‌توانند در آینده به تشخیص زودهنگام بیماری‌ها با روش‌هایی کم‌تهاجمی‌تر نسبت به آزمایش‌های رایج کمک کنند. همچنین، مشاهده هم‌پوشانی برخی از این نشانگرها میان چند بیماری مختلف نشان می‌دهد که بیماری‌های گوارشی ممکن است تغییرات زیستی مشترکی در سطح پایه داشته باشند.

نقش هوش مصنوعی در کشف الگوهای بیماری

پژوهشگران برای شناسایی این الگوها از روش‌های پیشرفته یادگیری ماشین و الگوریتم‌های مبتنی بر هوش مصنوعی بهره بردند. آن‌ها داده‌های مربوط به میکروبیوم و متابولوم بیماران مبتلا به سرطان معده، سرطان روده بزرگ و بیماری التهابی روده را به دقت تحلیل کردند.

مقایسه مستقیم این بیماری‌ها نشان داد که مدل‌هایی که با داده‌های سرطان معده آموزش دیده بودند، توانایی شناسایی نشانگرهای مرتبط با بیماری التهابی روده را داشتند و مدل‌های مبتنی بر داده‌های سرطان روده بزرگ نیز با دقت بالایی قادر به پیش‌بینی نشانگرهای سرطان معده بودند. این یافته نشان می‌دهد که اطلاعات استخراج‌شده از یک بیماری می‌تواند به شناسایی نشانگرهای زیستی در بیماری دیگر کمک کند؛ موضوعی که می‌تواند زمینه‌ساز توسعه ابزارهای تشخیصی مشترک برای چندین بیماری گوارشی باشد.

این تحقیق توسط تیمی از دانشگاه بیرمنگام دبی، دانشگاه بیرمنگام در بریتانیا و بنیاد بیمارستان‌های دانشگاهی بیرمنگام انجام شده و نتایج آن در نشریه معتبر Journal of Translational Medicine منتشر گردیده است.

حرکت به‌سوی تشخیص زودهنگام و کم‌تهاجمی

انیمش آچارجه، نویسنده همکار اصلی این پژوهش از دانشگاه بیرمنگام، با اشاره به محدودیت‌های روش‌های تشخیصی فعلی اظهار داشت: «روش‌هایی مانند آندوسکوپی و نمونه‌برداری اگرچه مؤثر هستند، اما تهاجمی، پرهزینه و گاهی ناتوان از تشخیص بیماری در مراحل اولیه‌اند.» او افزود که نتایج این تحلیل‌ها درک بهتری از سازوکارهای زیربنایی پیشرفت بیماری فراهم کرده و نشانگرهای کلیدی برای درمان‌های هدفمند را شناسایی می‌کند؛ نشانگرهایی که می‌توانند به تشخیص زودتر و دقیق‌تر بیماری و در نهایت درمان شخصی‌سازی‌شده منجر شوند.

• در سرطان معده: باکتری‌هایی از گروه‌های Firmicutes، Bacteroidetes و Actinobacteria شایع بوده و تغییراتی در متابولیت‌هایی مانند دی‌هیدرو اوراسیل و تورین مشاهده شده است. برخی از این نشانگرها در بیماری التهابی روده نیز نقش دارند که بیانگر هم‌پوشانی زیستی میان این بیماری‌هاست، هرچند در تشخیص سرطان روده بزرگ کارایی کمتری نشان داده‌اند.
• در سرطان روده بزرگ: باکتری‌هایی نظیر Fusobacterium و Enterococcus و متابولیت‌هایی مانند ایزولوسین و نیکوتینامید اهمیت بیشتری داشتند که برخی از آن‌ها با نشانگرهای سرطان معده هم‌پوشانی دارند و می‌توانند به وجود مسیرهای مشترک در روند بروز بیماری اشاره کنند.
• در بیماری التهابی روده: باکتری‌هایی از خانواده Lachnospiraceae و متابولیت‌هایی مانند اوروبیلین و گلیسرات نقش کلیدی ایفا می‌کنند؛ نشانگرهایی که برخی از آن‌ها در مسیرهای مرتبط با سرطان نیز دخیل هستند و ارتباط تنگاتنگ این بیماری‌ها را نشان می‌دهند.

شبیه‌سازی تغییرات متابولیکی مرتبط با بیماری

تیم تحقیقاتی با شبیه‌سازی رشد میکروب‌های روده و جریان متابولیت‌ها، تفاوت‌های متابولیکی معناداری میان وضعیت سالم و بیمار شناسایی کرد. به گفته آچارجه، «تحلیل میان‌بیماری این پژوهش نشان داد می‌توان از نشانگرهای میکروبی و متابولیکی شناسایی‌شده در یک بیماری گوارشی برای پیش‌بینی بیماری دیگر استفاده کرد؛ رویکردی نوآورانه که می‌تواند به توسعه ابزارهای تشخیصی فراگیر و تحول‌آفرین در تشخیص و درمان چندین بیماری گوارشی منجر شود.»

پژوهشگران در گام بعدی قصد دارند کاربردهای بالینی این یافته‌ها را بررسی کنند؛ از جمله توسعه آزمایش‌های تشخیصی غیرتهاجمی و درمان‌های هدفمند مبتنی بر این نشانگرها. همچنین، اعتبارسنجی مدل‌ها در جمعیت‌های بزرگ‌تر و متنوع‌تر و بررسی توان پیش‌بینی این نشانگرها برای سایر بیماری‌های مرتبط نیز در دستور کار آن‌ها قرار دارد.