El análisis del pangenoma revela tanto «especialistas» específicos del nicho como microbios que desempeñan funciones diversas en los microbiomas del cáncer colorrectal.

El microbioma intestinal está implicado de forma consistente en el cáncer colorrectal (CCR); sin embargo, la variabilidad interesudios e interpersonal de ciertas asociaciones de especies sugiere que los microbiomas del CCR pueden definirse por estados funcionales convergentes que pueden ser alcanzados por organismos filogenéticamente diversos. Distinguir entre los "especialistas" con conservación de linaje y los "oportunistas" taxonómicamente diversos (organismos cuyos rasgos funcionales compartidos están dispersos en linajes filogenéticamente distantes) ofrece perspectivas traslacionales complementarias: los "especialistas" son candidatos principales para biomarcadores e inhibidores dirigidos al linaje, mientras que la arquitectura funcional compartida de los "oportunistas" puede revelar posibles objetivos terapéuticos de alta prioridad que sean robustos a la variabilidad interindividual. Aquí, cuantificamos la coherencia filogenética (monofilia) de 3.711 grupos de genes coasociados (CAG) en 13 especies bacterianas y evaluamos las asociaciones con el CCR en tres cohortes independientes, identificando cientos de CAG asociados con el CCR o la salud en un espectro de puntuaciones de monofilia, lo que indica que ambos estados albergan una mezcla de contenido genético de "especialistas" y "oportunistas". Sorprendentemente, en Faecalibacterium prausnitzii (una especie con una relación compleja con el CCR), los CAG asociados con la salud exhibieron puntuaciones de monofilia significativamente más altas que los CAG asociados con el CCR, lo que es consistente con el hecho de que los rasgos relacionados con la salud se conservan en el linaje, mientras que los rasgos relacionados con el CCR se comportan como "oportunistas" polifiléticamente distribuidos y potencialmente móviles.

En múltiples especies asociadas con el CCR, observamos convergencia funcional en los grupos de genes que codifican los sistemas de secreción tipo IV (T4SS), los receptores dependientes de TonB y las proteínas de captación de nutrientes RagB/SusD. Las cepas de Fusobacterium animalis codifican elementos T4SS en grupos con orígenes filogenéticos variables, lo que representa estrategias simultáneas de "especialista" y "oportunista" dentro de una sola especie. El análisis de interacción por pares revela además asociaciones interespecies sinérgicas, incluida la coocurrencia de los grupos de genes de F. animalis y Clostridium scindens asociados con una probabilidad de CCR de >90%, lo que sugiere que los "oportunistas" microbianos pueden amplificar el riesgo oncogénico a través de interacciones ecológicas invisibles en el análisis a nivel de especie.

Estos hallazgos proporcionan una prueba de concepto de que una perspectiva ecológica y evolutiva del microbioma del CCR puede identificar vulnerabilidades funcionales compartidas y objetivos específicos del linaje para la prevención del cáncer basada en el microbioma.