Welche Hinweise geben die in Tumoren lebenden Mikroben über die Ursache und Behandlung von Krebs?
Bakterien und Pilze, die in und um Tumoren leben, können eine wertvolle Rolle dabei spielen, zu verstehen, wie Krebs entsteht und wie er behandelt werden kann.
Unser Körper kann verschiedene Arten von Lebewesen aufnehmen. Der Darm, der Mund, die Nase und die Haut beherbergen verschiedene Mikrobengemeinschaften, die für unsere Gesundheit sowohl nützlich als auch schädlich sein können. Doch in den letzten Jahren haben Wissenschaftler auch Mikroben in Tumoren gefunden.
Bei Krebserkrankungen handelt es sich oft um unkontrollierte Wucherungen, die aus den eigenen Zellen des Patienten bestehen. Tatsächlich bestehen sie aus vielen verschiedenen Arten von Zellen, und das ist einer der Gründe, warum die Krebsbehandlung so mühsam ist: sie gezielt anzugehen, ohne gesundes Gewebe zu schädigen.
Tumoren beherbergen auch Zellgemeinschaften, die von ganz anderen Lebensformen stammen, etwa von Bakterien und Pilzen. Einige entwickeln sich in der Umgebung des Tumors, während andere in Krebszellen leben.
Allerdings war die Rolle dieser Mikroben in Tumoren bis vor kurzem nicht klar verstanden. Jetzt beginnen Wissenschaftler herauszufinden, ob diese tumorbezogenen Mikroorganismen das Gedeihen von Krebszellen fördern. Somit können neue Ansätze in der Behandlung und Prävention von Krebserkrankungen gefunden werden.
Ein Medikament zur Behandlung einer Reihe von Krebsarten, einschließlich derer, die in der Blase, der Brust und der Bauchspeicheldrüse auftreten und von einer plausiblen Klasse von Bakterien stammen, die als Gammaproteobakterien bekannt sind. Gemcitabin Sie fanden heraus, dass sie es brechen konnten. Dies wiederum trug dazu bei, dass die Tumore gegen das Medikament resistent wurden.
Als das Team Mäusen mit Darmkrebs die Bakterien injizierte, wurden auch die Krebsarten der Mäuse resistent gegen das Medikament. Doch als die Forscher den Mäusen zusätzlich zum Chemotherapeutikum ein Antibiotikum verabreichten, verschwand die Resistenz.
Zusätzlich zu diesen Erkenntnissen untersuchte eine 2019 von einem Team der Tohoku-Universität in Japan veröffentlichte Studie retrospektiv Patienten mit fortgeschrittenem Krebs, die nur mit einem Chemotherapeutikum und zusätzlich mit Antibiotika behandelt wurden, um eine bestehende Infektion zu verhindern oder zu behandeln. Es wurde beobachtet, dass die Patienten, denen Antibiotika verabreicht wurden, besser auf die Behandlung ansprachen.
Studien liefern wertvolle Hinweise darauf, was sich im Inneren von Tumoren befinden könnte.
Straussman und sein Team wollen diese Studien nun mit einer klinischen Studie verbessern, an der Patienten mit Bauchspeicheldrüsenkrebs teilnehmen, bei denen die Erstlinientherapie versagt hat. Chemotherapeutikum für Patienten Gemcitabinzusammen mit einem Antibiotikum, von dem bekannt ist, dass es gegen Gammaproteobakterien wirksam ist, werden sie sehen, ob das Antibiotikum die Ergebnisse verbessert.
Aber Bakterien können bei Krebs noch eine andere Rolle spielen, als sie Tumoren vor einer medikamentösen Therapie zu schützen.
Im Jahr 2020 untersuchte Straussmans Gruppe mehr als 1.500 menschliche Tumoren bei sieben verschiedenen Krebsarten: Brust-, Lungen-, Eierstock-, Bauchspeicheldrüsen-, Melanom-, Knochen- und Gehirnkrebs. Sie fanden heraus, dass alle Tumore von Bakterien befallen waren, die in Krebszellen und einigen Immunzellen lebten. Verschiedene Tumortypen beherbergten unterschiedliche Bakteriengemeinschaften.
Laut Straussman hatte sich jedes dieser Bakterien an die Mikroumgebung des Tumors angepasst, in dem es lebte. „Bei Lungenkrebs sehen wir, dass Menschen, die rauchen, mehr Bakterien haben, die Nikotin abbauen können, bei Knochenkrebs Bakterien, die Hydroxyprolin verstoffwechseln, einen angereicherten Metaboliten in Knochentumoren.“
In vielen Fällen ist noch nicht bekannt, ob Bakterien dem Patienten helfen, indem sie Krebszellen bekämpfen.
Zum Beispiel Bakterien, die in einigen Arten von Brustkrebs vorkommen, eine Art Karzinogen, von dem bekannt ist, dass es das Brustkrebsrisiko erhöht. Arsenat kann es deaktivieren. Andere produzieren möglicherweise eine Chemikalie namens Mykothiol, die dazu beiträgt, die Menge schädlicher reaktiver Sauerstoffmoleküle zu reduzieren, die die DNA schädigen können.
Es gibt jedoch immer mehr Hinweise darauf, dass in manchen Fällen im Tumor lebende Bakterien den Krebs verschlimmern können.
Straussman weist darauf hin, dass die Fähigkeit des Immunsystems, Krebszellen anzugreifen und zu zerstören, durch Bakterien verändert werden kann. Er sagt jedoch, dass noch viel mehr Forschung betrieben werden muss, um die Auswirkungen von Bakterien in Tumoren auf den Verlauf von Krebserkrankungen zu untersuchen.
Wirkung von Mikroben auf die Metastasierung
Es gibt bereits einige Tipps. Eine Studie von Wissenschaftlern in China aus dem Jahr 2022 legt beispielsweise nahe, dass bestimmte Bakterien in Brusttumoren die Ausbreitung von Krebszellen in andere Körperteile erleichtern können.
Forscher fanden Bakterien, die in Brusttumorzellen leben und im Blut der Mäuse zirkulieren. Diese zirkulierenden Krebszellen können sich vom Primärtumor ausbreiten, Metastasen bilden, in andere Körperteile wandern und dort wachsen. Wenn Tumorzellen jedoch in den Blutkreislauf gelangen, werden sie gestresst und führen dazu, dass einige davon abgebaut werden.
Chinesische Forscher fanden heraus, dass die in diesen mobilen Tumorzellen lebenden Mikroben sie in gewissem Maße vor dieser Spannung schützen. Möglicherweise tun sie dies, indem sie ihre intrazellulären Ankerstrukturen, das sogenannte Zytoskelett, neu anordnen. Dadurch werden die Zellen stärker.
Als die Forscher diese Bakterien aus Maustumoren entfernten, verloren die Tumore ihre Fähigkeit zur Metastasierung, obwohl der primäre Brustkrebs weiter wuchs.
Douglas Hanahan, Onkologe am Schweizerischen Institut für experimentelle Krebsforschung in Lausanne, Schweiz, erklärt: „Es gibt zunehmend Hinweise darauf, dass bestimmte Mikroben in Tumoren sowie im Darm, in der Haut und anderen Schleimhautorganen Tumore fördern oder alternativ ihnen entgegenwirken können.“ Wachstum und Fortschritt. Die Aussichten sind sehr komplex, und obwohl es Hinweise gibt, ist nicht klar, wer was tut.“
Andere Studien befassten sich mit Fusobacterium nucleatum, einem oralen Bakterium, das mit Zahnfleischerkrankungen in Verbindung gebracht wird, das aber möglicherweise auch mit einer Reihe verschiedener Krebsarten in Zusammenhang steht. Diese Bakterien scheinen in der Lage zu sein, über den Blutkreislauf vom Mund zu Darmkrebszellen zu gelangen. In der Wand jedes Bakteriums befinden sich Partikel, die sich an die Wand von Krebszellen heften und es ihnen ermöglichen, dort Kolonien zu gründen.
Diese Bindung beeinträchtigt die Fähigkeit anderer Zellen, Krebszellen zu zerstören. Das Bakterium nutzt außerdem ein molekulares Arsenal, das Krebszellen resistenter gegen Chemotherapie macht. Sobald sich die Bakterien etabliert haben, können sie die Fähigkeit des Immunsystems, Krebszellen abzutöten, hemmen und so das Wachstum und die Ausbreitung von Tumoren beschleunigen.
Das mit Zahnfleischerkrankungen assoziierte orale Bakterium Fusobacterium nucleatum kommt auch in einer Reihe von Tumoren vor.
Antibiotische Wirkung
Das Vorhandensein von Fusobacterium nucleatum-DNA in menschlichen Brustkrebsproben weist darauf hin, dass es auch Tumore in anderen Körperteilen befällt. In einer Studie beschleunigte die Gabe der Bakterien an Mäuse mit Brustkrebs das Fortschreiten und die Ausbreitung der Krankheit, während die Gabe von Antibiotika an die Mäuse dies verhinderte.
Obwohl es verlockend erscheinen mag, Antibiotika in die Krebsbehandlung zu integrieren, ist es nicht so einfach. Hanahan sagt, dass viele der Mikroben in unserem Körper gutartig und sogar nützlich sind, sodass eine Antibiotikabehandlung möglicherweise mehr schadet als nützt.
Stattdessen wäre es für Forscher gerechter, wenn sie versuchen würden, die volle Komplexität des tumorassoziierten Mikrobioms zu entschlüsseln. Ganze Gemeinschaften von Mikroben können in Tumoren gefunden werden und unterstützen sich gegenseitig auf unerwartete Weise.
Tumore und Pilze
Dank der an der University of California in San Diego entwickelten Techniken, die auf dem DNA-Nachweis basieren, wurden mindestens 33 verschiedene Krebsarten mit anhaftenden Bakterienkolonien identifiziert. Die Forscher glauben, dass diese Techniken auch zur Entwicklung neuer Methoden zur Krebsdiagnose eingesetzt werden könnten, indem die DNA verschiedener mit dem Tumor assoziierter Bakterien im Blut eines Patienten durchsucht wird.
Das Team hinter dieser Studie schloss sich 2022 mit Ravid Straussman zusammen, um Pilze aufzudecken, die in einem Krebstumor leben. Sie fanden Pilze mit 35 verschiedenen Krebsarten, viele davon mit unterschiedlichen Sortenkombinationen.
„Wir fanden heraus, dass Tumore mit mehr Bakterien mehr Pilze hatten und Tumore mit weniger Bakterien weniger Pilze“, sagt Straussman.
„Zum jetzigen Zeitpunkt können wir nur spekulieren, dass einige Tumoren hinsichtlich der Anwesenheit von Mikroben in ihnen restriktiver sind, während andere eher freizügig sind.“
Ebenso wie Bakterien scheinen einige dieser Pilze das Immunsystem zugunsten von Tumoren zu manipulieren. Es wurde festgestellt, dass der Pilz Malassezia globosa die Entwicklung einer bestimmten Art von Bauchspeicheldrüsenkrebs beschleunigt. In einer Studie von Straussman und Forschern der University of California wurden identische Pilze auch bei Brustkrebspatientinnen gefunden, die eine kürzere Gesamtüberlebenszeit hatten. Andere Untersuchungen haben ergeben, dass bestimmte bei Bauchspeicheldrüsenkrebs vorkommende Pilze bestimmte Teile des Immunsystems in einer Form kapern, die das Tumorwachstum fördert.
In einer im Jahr 2022 durchgeführten Studie wurde festgestellt, dass Magenkrebs, bei dem Candida-Pilz häufig vorkommt, eine Zunahme von Tumorgenen aufweist, die Entzündungen verursachen, und dass Dickdarmtumoren, die stark in Bezug auf Candida-DNA sind, häufiger metastasieren. Der Mikrobiologe Iliyan Iliev von der Cornell University sagt, dass dies „möglicherweise daran liegt, dass der Anstieg der Candida-Anzahl mit dem Verlust der Darmepithelbarriere [Zellen, die den Darm auskleiden] zusammenhängt.“
Trotz des raschen Fortschritts dieser Erkenntnisse bleiben viele Fragen zur Relevanz zwischen Tumoren und den in ihnen lebenden Mikroben offen. Spielen Mikroben überhaupt eine Rolle bei der Entstehung des Tumors? Oder passen sie sich einfach an, um sie zu schützen, wenn sie sich in ihrem krebskranken Zuhause niederlassen? Und kann uns diese Mikrobengemeinschaft im Kampf gegen Krebs helfen?
In den kommenden Jahren könnte die gezielte Bekämpfung von Mikroben in Tumoren genauso wertvoll werden wie die Konzentration auf Krebszellen, was zu früheren Diagnosen und sogar neuen Behandlungen führen könnte. Allerdings hat die Arbeit in diesem Bereich gerade erst begonnen.
T24
