Nonostante una significativa riduzione della mortalità per cancro, il tumore al pancreas rimane una sfida terapeutica per incidenza e mortalità, anche a causa della mancanza di test di screening per la diagnosi precoce. Di recente, alcuni studi hanno suggerito che determinati microbi intestinali differenzialmente espressi potrebbero essere utilizzati come biomarcatori fecali. Tuttavia, i risultati raccolti finora sono scarsi e controversi.
Per colmare questa lacuna di conoscenza, uno studio, recentemente pubblicato su Gut Pathogens, ha confrontato il microbiota intestinale di pazienti con adenocarcinoma duttale pancreatico (PDAC) appartenenti a due popolazioni molto diverse tra loro, quella finlandese e quella iraniana (rispettivamente n=33 e n=50) con i relativi controlli sani (n=35, n=34). L’obiettivo di questo studio era ampliare le attuali conoscenze sul microbiota intestinale di pazienti con cancro al pancreas, tenendo conto delle differenze di popolazione, e di contribuire allo sviluppo di un metodo di screening precoce.
Diversità alfa nel microbiota intestinale
I pazienti finlandesi e iraniani con PDAC hanno mostrato una diversità alfa significativamente inferiore rispetto ai controlli sani. Infatti, l’entropia di Shannon, l’indice Chao 1 e la diversità filogenetica sono risultati significativamente ridotti nei pazienti con PDAC.
Non è stato riscontrato alcun impatto significativo di fattori come età, consumo di alcol, stenting biliare, trattamento neoadiuvante, sesso o fumo sulla diversità microbica nella coorte finlandese. Tuttavia, in questa popolazione gli individui obesi presentavano una ricchezza di specie significativamente inferiore rispetto agli individui normopeso dello stesso gruppo.
Il fumo e l’età hanno avuto un impatto significativo sulla diversità alfa nella coorte iraniana. L’entropia di Shannon e l’indice Chao 1 sono risultati significativamente inferiori nei fumatori rispetto ai non fumatori.
Composizione della comunità microbica nei pazienti con tumore al pancreas
Sono state identificate 16.343 OTU che sono state assegnate a 15 phyla, 26 classi, 110 famiglie e 348 generi.
Il microbiota intestinale finlandese dei pazienti con PDAC ha mostrato la seguente composizione: 41% Firmicutes, 40% Bacteroidota, 8% Proteobacteria, 5% Verrucomicrobiota, 3% Actinobacteriota, 1% Fusobacteriota. È stata riscontrata una differenza nei finlandesi sani, con il 50% di Firmicutes, il 34% di Bacteroidota, il 5% di Proteobacteria, il 4% di Verrucomicrobiota e 1% Fusobacteriota.
Il microbiota intestinale iraniano dei pazienti con PDAC è risultato composto dal 48% Firmicutes, il 25% Bacteroidota, il 15% Proteobacteria, il 6% Actinobacteriota, il 5% Verrucomicrobiota.
I primi dieci generi nei pazienti finlandesi con PDAC erano Bacteroides, Alistipes, Faecalibacterium, Akkermansia, Parabacteroides, Bifidobacterium, Escherichia-Shigella, Roseburia, Ruminococcus e Subdoligranulum.
Pazienti e controlli all’interno e tra le coorti hanno mostrato differenze significative nella composizione della comunità microbica.
Non sono state rilevate differenze significative tra pazienti trattati e non trattati o tra quelli con e senza stent biliari nella coorte finlandese.
Sono state invece riscontrate differenze significative nella coorte iraniana tra fasce d’età, sesso e abitudine al fumo.
Le coorti finlandesi e iraniane
Dopo un confronto generale, i ricercatori hanno analizzato la composizione del microbiota a livello di phylum, famiglia e genere.
Per quanto riguarda le differenze a livello di phylum, i pazienti con PDAC nelle coorti sia finlandesi che iraniane hanno mostrato una maggiore abbondanza di Fusobacteriota e Synergistota. I pazienti iraniani affetti da PDAC presentavano abbondanze maggiori di Verrucomicrobiota e Proteobacteria e un’abbondanza minore di Elusimicrobiota, mentre i pazienti finlandesi presentavano una maggiore abbondanza di Campylobacterota rispetto ai rispettivi controlli sani.
Per quanto riguarda le differenze a livello di famiglia, tra pazienti e controlli nella coorte finlandese differivano 26 famiglie, in quella iraniana 23.
Le famiglie con maggiore abbondanza nei pazienti con PDAC includevano Entererococcaceae, Fusobacteriaceae ed Enterobacteriaceae. I pazienti finlandesi con PDAC presentavano maggiori abbondanze di Yersiniaceae, Hafniaceae e Campylobacteraceae, mentre i pazienti iraniani con PDAC mostravano livelli più elevati di Lactobacillaceae, Akkermansiaceae e Streptococcaceae rispetto ai rispettivi controlli sani.
Per quanto riguarda le differenze a livello di genere, 78 taxa con diversa abbondanza tra pazienti e controlli sono stati rilevati nella coorte finlandese, 67 in quella iraniana.
I generi più abbondanti nei pazienti con PDAC in entrambe le popolazioni includevano Enterococcus, Sellimonas, Veillonella, Klebsiella, Hungatella, Eisenbergiella, Fusobacterium, Enterobacter, Flavonifractor e Coprobacillus. I generi con minore abbondanza comune a entrambe le popolazioni sono risultati Asteroleplasma, Clostridia UCG-014 e Butyricicoccaceae UCG-009.
Nel complesso, le due popolazioni hanno mostrato alcune differenze. In particolare:
- i pazienti iraniani presentavano abbondanze significativamente maggiori di Thermoplasmatota, Synergistota, Proteobacteria, Actinobacteriota e Firmicutes rispetto ai pazienti con PDAC finlandesi
- i pazienti finlandesi affetti da PDAC mostravano un arricchimento significativo dei phyla Campylobacteriota, Cyanobacteria e Bacteroidota
- in termini di biomarcatori, entrambe le popolazioni di pazienti con PDAC erano arricchite in Klebsiella e Hungatella e deplete in Agathobacter, Anaerostipes e Clostridia. I campioni dei pazienti finlandesi con PDAC sono risultati arricchiti in Christensenellales, Rhodospirillales, Enterobacter, Enterococcus, Citrobacter, Campylobacter e Oscillospira e depleti in Prevotella_9, Butyrivibrio, Butyricicoccus, Lachnospira e Romboutsia. I campioni dei pazienti iraniani con PDAC hanno invece mostrato una maggiore presenza di Subdoligranulum, Streptococcus, Lactobacillus, Limosilactobacillus, Klauyvera e Pantotea, con una riduzione di Faecalibacterium, Bifidobacterium, Dialister, Blautia, Roseburia, Parasutterella e Ruminococcus.
Funzioni dei microbi intestinali e analisi delle vie metaboliche
Applicando la KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) term analysis, sono state identificate 6417 funzioni dopo il filtraggio.
Ulteriori analisi hanno mostrato differenze significative tra i pazienti finlandesi e iraniani affetti da cancro al pancreas nelle funzioni microbiche. Solo 40 delle 500 funzioni microbiche previste più distintive si sovrapponevano tra le popolazioni.
Le quattro principali funzioni previste che hanno mostrato differenze tra i pazienti con PDAC rispetto ai controlli sani sono risultate il clumping factor B, la accessory secretory protein Asp3 e l’ATP-binding cassette subfamily C.
La coorte finlandese ha mostrato un’elevata riduzione delle funzioni previste, tra cui la rsbT antagonist protein RsbS, la serine/threonine-protein kinase RsbT e la rsbT coantagonist protein RsbR, mentre nei pazienti iraniani la membrane-bound hydrogenase subunit alpha.
L’analisi dei pathway ha rivelato un arricchimento della biosintesi del peptidoglicano, del metabolismo del galattosio, della biosintesi della lisina e delle vie di degradazione del furfurale.
Analisi statistiche e modelli di machine learning sono stati quindi applicati per convalidare le previsioni, mostrando ottimi risultati (AUC di 0,85 a livello di phylum).
Conclusioni
In conclusione, sono state osservate tendenze coerenti nella diversità microbica correlata al cancro al pancreas e nella composizione della comunità microbica nelle due popolazioni, finlandese e iraniana, con ambienti e stili di vita profondamente diversi. Ciò suggerisce come il microbiota intestinale svolga un ruolo cruciale nello sviluppo del cancro al pancreas, con un aumento dei microbi patogeni e una riduzione di quelli protettivi. Questo profilo microbico unico potrebbe essere utilizzato per lo screening precoce non invasivo del tumore al pancreas, ma sono necessarie ulteriori ricerche per esplorare l’integrazione dei probiotici con i farmaci convenzionali.
