بررسی متابولیت‌ها و مسیرهای بیولوژیکی میکروبیوتا و بازسازی شبکه برهمکنش میکروبیوتا-متابولیت در سرطان روده بزرگ

پیشرفت های علمی بطور قابل توجهی درک ما را از ارتباطات پیچیده بین سرطان و میکروبیوم افزایش داده است. آزمایشات تجربی نشان داده اند که تعامل میزبان و میکروبیوتا نقش مهمی در سلامتی یا بیماری بدن انسان ایفا می کند. میکروبیوم انسان دارای مزایای متعددی از جمله تنظیم فرآیندهای اساسی مانند انتقال پیام، ایمنی و متابولیسم هستند که به عملکرد مناسب میزبان کمک می کند. عدم تعادل میکروبیوتای روده و یا دیس بیوسی با ایجاد و پیشرفت بیماری های پیچیده مانند سرطان روده بزرگ ارتباط دارد. از اینرو در این پژوهش بر اساس اطلاعات متاژنوم و متابولوم و آنالیزهای عملکردی میکروبیوم روده بزرگ، باکتری ها، متابولیت ها و مسیرهای بیولوژیکی باکتریایی مهم در سرطان روده بزرگ(crc) را در مقایسه با گروه سالم شناسایی کردیم. همچنین سهم باکتریهای مختلف در مسیرهایی با فراوانی معنی دار را مورد بررسی قرار دادیم و درنهایت با تجزیه و تحلیل شبکه برهمکنش باکتری-متابولیت در دو گروه سالم و سرطان، تفاوت این دو شبکه را از نظر ویژگی های توپولوژیکی مشخص کردیم. نتایج ما نشانگرهای زیستی بالقوه را برای crc معرفی کرد که می توانند در طراحی مطالعات آینده مورد استفاده قرار بگیرند. همچنین نشان داد که بعضی از باکتریها از جمله bacteroides_fragilis و bifidobacterium_longum که به ترتیب دارای افزایش و کاهش فراوانی در گروه سرطان هستند، در مسیرهای بیولوژیکی مهم باکتریایی در  crcنیز مشارکت دارند. این یافته‌ها در مجموع نشان داد که میکروبیوم روده یک رویکرد غیرتهاجمی امیدوار کننده برای غربالگری اولیه crc خواهد بود و ترکیب میکروبیوتای روده و متابولیت های آنها می تواند اطلاعات مهمی در مورد crc ارائه دهد.

reconstruction of the microbiota-metabolite interaction network and investigation of metabolites and biological pathways of microbiota in colorectal cancer

 the recent developments in scientific advancements notably enhanced the understanding of the complex relationship between cancer and the microbiome.various experimental studies demonstrated that the interaction between the host and microbiota plays a crucial role in the health or disease of the human body. the human microbiome has various benefits, including regulating fundamental processes such as signal transmission, immunity, and metabolism, which contribute to the proper functioning of the host. the imbalance of intestinal microbiota or dysbiosis is associated with the onset and progression of complex diseases such as colorectal cancer(crc). motivated by these, in this research, by utilizing metagenomic and metabolomic data and functional analyses of the colon microbiome, we have identified bacteria, metabolites, and important bacterial pathways in colorectal cancer compared to the healthy control group. also, we investigated the role of different bacteria in pathways with significant abundance. ultimately, by analyzing the network of bacteria-metabolite interaction in both healthy and cancer groups, we identified the differences between these two networks in terms of topological parameters. our findings introduced potential biomarkers for crc that could be used in future research orientation. furthermore, it highlighted that some bacteria, such as bacteroides fragilis and bifidobacterium longum, which had increases and decreases in abundance in the cancer group, respectively, also contribute to key bacterial biological pathways in crc. these findings underscore the potential of the gut microbiome as a promising non-invasive approach for early crc screening, emphasizing the significance of gut microbiota composition and their metabolites in providing valuable insights into crc.