Благодаря комбинации двух программ для анализа геномов в опухолях удалось обнаружить неожиданные патогены, которые могут быть ассоциированы с раком.
Графическое представление секвенированного генома H.pylori / ©Tomb, Venter, White et al, Nature, 1997
Исследование, опубликованное в журнале Genome Biology, показывает, как изучение опухолей позволяет выявить ассоциированные с этими новообразованиями вирусы и бактерии. Эта работа поможет определить патогенез многих видов опухолей и, вполне возможно, создать вакцины от определенных типов рака.
Секвенирование генома — исследовательский метод, который несет огромный потенциал для выявления микробных агентов. Если в образце опухолевой ткани провести полное секвенирование генома, то ДНК патогенных микроорганизмов, связанных с развитием рака, тоже будет секвенирована. Это позволит ученым собрать данные о взаимосвязи различных вирусов и бактерий с определенными видами новообразований.
Ученые из Университета Восточной Англии провели сравнительный анализ более чем 70 комбинаций различных инструментов и настроек на 100 фиктивных геномах. Они состояли из реальных данных о секвенировании опухолевых тканей, которые в различных пропорциях дополнили информацией, полученной при секвенировании геномов бактерий. В процессе работы ученые определили две компьютерные программы, которые лучше всего подходят для обработки геномных последовательностей и выявления ДНК патогенных агентов.
Этими программами оказались mOTUs2 и Kraken. F-мера качества классификации при помощи этих программ составляла 0,9 и 0,91 соответственно (F-мерой называют гармоническое среднее между полнотой и точностью классификации; в идеале этот показатель должен стремиться к единице). На основе этих инструментов ученые разработали комбинированный алгоритм под названием SEPATH, который позволяет эффективно и точно установить взаимосвязь между метагеномикой (разнообразием генетического материала в образце) и самим заболеванием.
SEPATH проверили на нескольких реальных наборах данных, полученных при секвенировании образцов рака желудка и шейки матки. Достоверно известно, что эти заболевания часто обусловлены патогенным влиянием бактерий рода Helicobacter и вирусов рода Alphapapillomavirus соответственно. При детальном изучении в этих наборах обнаружились и многие другие потенциально опасные микроорганизмы. Так, в нескольких наборах данных по раку шейки матки алгоритм показал присутствие трепонемы — возбудителя сифилиса. В случае с раком желудка, кроме Helicobacter, в большинстве образцов были найдены гены вирусов рода Lymphocryptovirus — к ним, например, относится вирус Эпштейна — Барр.
«Мы только начинаем раскрывать роль, которую эти и другие патогены могут играть в развитии рака, — говорит ведущий автор исследования Дэн Брюэр. — Уже существует вакцина против ВПЧ, которая, как считается, предотвращает около 70 процентов случаев рака шейки матки. Мы надеемся, что благодаря выявлению бактерий и вирусов, связанных с другими видами рака, в будущем могут быть разработаны новые вакцины».
