Иммунотерапия — это метод лечения рака с помощью специальных препаратов, которые прицельно воздействуют на иммунную систему и заставляют организм бороться с болезнью естественным путем. В том числе этот метод используют для лечения меланомы — разновидности рака кожи и слизистых оболочек. Разрозненные исследования показывают, что на успешность иммунотерапии меланомы влияют особенности микробиоты кишечника пациента. При этом раньше ученые не могли до конца объяснить этот механизм, поэтому были важны метаисследования, объединяющие уже опубликованные работы для выявления более значимых корреляций.
Чтобы выяснить, как микробиота кишечника влияет на успешность иммунотерапии меланомы, ученые ИТМО провели мета-анализ работ по этой теме с помощью набора вычислительных программ. Для этого авторы проанализировали данные о 680 метагеномных образцах из открытых источников: посмотрели, какие в этих образцах есть бактерии, выяснили, какие функции в организме человека выполняют эти бактерии (например, генерация короткоцепочечных жирных кислот или усвоение полисахаридов), сравнили образцы микробиоты людей, которые успешно и менее успешно отвечали на лечение меланомы, и на основе этого попытались найти зависимости между составом микробиоты кишечника и успешностью лечения рака.
В результате авторы нашли статистически значимые корреляции между составом микробиоты и эффективностью иммунотерапии, а также разработали алгоритм, который позволяет проводить аналогичный анализ для новых наборов данных.
«Микробиота кишечника может разниться между европейскими и азиатскими популяциями, поэтому в разных исследованиях могут быть отражены разные маркеры успешности иммунотерапии. Мы провели обобщенный анализ метагенома кишечника, чтобы найти связи, которые будут корректны не для одной популяции или страны, а для всего человечества. Главный вывод, который мы сделали: чем более богатая микробиота кишечника у человека (то есть чем больше различных метаболитов, функциональных элементов она продуцирует для организма), тем эффективнее лечение», — рассказал один из авторов исследования, аспирант факультета информационных технологий и программирования ИТМО Артем Иванов.
Схема обработки и анализа данных микробиоты кишечника. Изображение предоставлено автором статьи
Следующий этап исследования — проверка обнаруженных зависимостей на модельных организмах, то есть мышах. Ученые из Лаборатории геномных исследований и вычислительной биологии ФНКЦ ФХМ им. Ю.М. Лопухина планируют эксперимент по воссозданию у мышей раковых заболеваний, изучению и корректировке микробиоты у животных для проверки гипотез. Например, исследователи будут добавлять в рацион мышей потенциально полезную для борьбы с раком бактерию и смотреть, помогает ли она мышам победить болезнь во время иммунотерапии или нет.
В будущем результаты исследования помогут врачам в разработке диагностических инструментов, которые на основании данных о микробиоте кишечника смогут предсказать, как пациент будет реагировать на иммунотерапию меланомы, а также увеличить эффективность лечения за счет модификации микробиоты. Для этого врачи будут брать образец микробиоты кишечника человека, смотреть, присутствуют ли в нем нужные бактерии или нет. Если их не будет, врач сможет назначить пробиотики или скорректировать питание человека так, чтобы нужные бактерии появились у пациента, и только тогда проводить иммунотерапию.
