AI辅助分析结直肠癌病例的肠道微生物组揭示了早发型与晚发型疾病之间的显著差异，包括微生物多样性和与特定突变的关联。
这项在美国癌症研究协会年会上展示的研究还显示，早发型结直肠癌内部存在基于遗传学、教育水平和体重指数的差异。
"早发型结直肠癌是一种在生物学和环境背景上独特的疾病，我们需要以不同的方式来应对它，"希望之城整合转化科学系主任研究员兼助理教授恩里克·贝拉斯克斯-维拉雷亚尔博士（Enrique Velazquez-Villarreal, MD, PhD, MPH, MS）告诉Healio。"从临床角度看，这意味着要转向更个性化的策略，不仅整合基因组数据，还要结合微生物组特征和患者特定因素，如健康的社会决定因素。这些发现表明，未来的筛查、预防和治疗方法可能需要根据年龄、种族和环境背景进行调整。"
"令人担忧"的增长
根据美国癌症协会2026年《结直肠癌统计》报告的数据，2013年至2022年间，美国结直肠癌总发病率每年下降0.9%，但在20至49岁人群中每年增长3%。
贝拉斯克斯-维拉雷亚尔表示："全球范围内，早发型结直肠癌正以惊人速度增加，特别是在高风险人群中，包括服务不足和少数族裔群体。虽然我们在了解结直肠癌的基因驱动因素方面取得了重大进展，但仍然不完全明白为什么年轻人更频繁地患上这种疾病。"
贝拉斯克斯-维拉雷亚尔解释说，先前的研究发现肠道微生物组可能在结直肠癌发展中起到"关键"作用，并指出其对免疫反应、炎症和肿瘤生物学的影响。
"然而，大多数研究尚未将微生物组数据与临床、基因组和健康的社会决定因素整合到统一框架中，"他补充道。"我们认为有必要采取更全面、系统层面的方法，利用我们实验室开发的人工智能——我们称之为AI-HOPE——来更好地理解这些因素如何相互作用，特别是在早发型疾病中。"
研究人员评估了来自NIH癌症登月计划COPECC PE-CGS网络的2,715名结直肠癌患者的肿瘤样本以及公共数据存储库。
他们还从该队列中收集并分析了23名患者的粪便样本。
早发型与晚发型结直肠癌之间的微生物组差异是主要终点。
"异质性微生物生态系统"
贝拉斯克斯-维拉雷亚尔及其同事观察到，早发型样本的微生物多样性低于晚发型疾病样本。
"这表明肠道生态系统多样性较低，可能反映或促进有利于肿瘤的条件，如免疫失调或代谢失衡，"贝拉斯克斯-维拉雷亚尔说。
他们还发现了特定微生物类群的差异。
"氨基酸球菌科（Acidaminococcaceae）、韦荣球菌科（Veillonellaceae）和毛螺菌科（Lachnospiraceae）是最丰富的类群，"贝拉斯克斯-维拉雷亚尔说。"值得注意的是，拟杆菌科（Prevotellaceae）在早发型结直肠癌中丰度增加，表明存在特定于年龄的微生物富集模式。这些异质性微生物生态系统可能反映了宿主遗传学、环境暴露和生活因素的差异。"
此外，某些微生物组组成与APC、TP53和KRAS等肿瘤突变、拷贝数变异和基因融合相关联。
"这些相互作用进一步延伸到肿瘤微环境中，某些微生物模式与RNA测序衍生的免疫相关特征和转录组谱相一致，表明微生物群落与宿主基因表达之间存在功能性相互作用，"贝拉斯克斯-维拉雷亚尔说。
研究人员还发现，基于西班牙裔和拉丁裔人群内部的种族背景以及健康的社会决定因素，微生物组存在差异。
"例如，较高与较低的教育水平与关键细菌类群相对丰度的变化相关，"贝拉斯克斯-维拉雷亚尔说。"当我们按体重指数（BMI）分层时，这揭示了肥胖与非肥胖个体之间不同的微生物丰度特征，表明代谢状态可能调节肿瘤相关的微生物组。"
AI-HOPE还识别了微生物类群、基因组改变、肿瘤分期和治疗类型之间的联系。
"AI指导的病例对照分析进一步确定了 Fusobacterium（梭杆菌属）和 Parvimonas（小单胞菌属）等类群作为与疾病特征相关的潜在微生物生物标志物，"贝拉斯克斯-维拉雷亚尔说。
贝拉斯克斯-维拉雷亚尔将这项研究描述为"重要的第一步"，但也指出仍有许多问题有待解答。
"首先，我们需要更大规模的前瞻性研究来验证这些发现，并确定特定的微生物特征是否可以作为早期检测或预后的生物标志物，"他说。"其次，我们想更好地了解因果关系：这些微生物组变化是驱动癌症发展，还是肿瘤生物学的结果？第三，整合纵向数据对于了解微生物组如何随时间演变以及对治疗的反应至关重要。"
"最后，我们的主要目标之一是开发AI驱动的预测模型，可以整合临床、基因组、微生物组和健康的社会决定因素数据，以识别风险最高的人群并指导早期干预策略。"
贝拉斯克斯-维拉雷亚尔及其同事还试图识别不同组织中的微生物组，这可能会进一步增强AI模型，并更好地预测疾病发展或复发。
"通过将微生物组科学与高度自主的人工智能（由我们实验室的医师科学家、基因组专家和计算专家团队从头开发）以及真实世界患者数据相结合，我们开始揭示为什么结直肠癌在年轻人群中上升，同时推进我们开发早期癌症检测工具的主要任务，以改善预防和患者预后，"贝拉斯克斯-维拉雷亚尔说。
更多信息：
恩里克·贝拉斯克斯-维拉雷亚尔博士（Enrique Velazquez-Villarreal, MD, PhD, MPH, MS）可通过电子邮件evelazquezvilla@coh.org联系。
专家观点
蒂亚戈·比亚奇博士（Tiago Biachi, MD, PhD，莫菲特癌症中心）表示："我最感兴趣的是使用AI-HOPE平台将微生物组数据与多组学、临床变量和健康的社会决定因素整合起来。"
"这种多领域方法在高风险人群中显得很有创新性。年龄特异性微生物特征与肿瘤分子改变的一致性增加了生物学合理性，尽管我仍持谨慎态度，因为粪便样本量仍然较小。"
"早发型结直肠癌显示出独特的肠道微生物组特征，其特征是微生物丰富度降低，成分差异与遗传种族、突变模式和健康的社会决定因素相关。"
"这项工作也很好地展示了AI支持的综合分析在揭示可能被忽视的模式方面的价值。同时，该研究是初步的，明确强调了需要更大、更有统计能力的研究来确定这些微生物差异是否在早期疾病发作中起因果作用。"
"下一步应着重于显著扩大粪便微生物组队列以增加统计能力。未来研究需要在独立队列中验证这些发现，理想情况下纳入纵向采样。"
"仍需回答的关键问题包括：这些微生物变化是导致早期肿瘤发生的因果因素，还是仅仅是早期肿瘤发生的后果？特定的微生物特征能否作为早发型结直肠癌风险分层或治疗反应的生物标志物？最后，微生物组调节策略最终是否能改善这些患者的预后？"
披露： 比亚奇报告无相关财务披露。
来源：
Manjarrez S, et al. 摘要3993. 在美国癌症研究协会年会上展示；2026年4月17-22日；加利福尼亚州圣地亚哥。
披露： 作者报告无相关财务披露。
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