Welche Hinweise geben die in Tumoren lebenden Mikroben über die Ursache und Behandlung von Krebs?
Die Bakterien und Pilze, die in und um Tumore 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 enthalten. 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.
Unter Krebs versteht man im Allgemeinen Massen von eigenen Zellen des Patienten, die unkontrolliert wachsen. Tatsächlich bestehen sie aus vielen verschiedenen Zelltypen, und das ist einer der Gründe, warum die Krebsbehandlung so schwierig 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 tumorassoziierten Mikroorganismen das Gedeihen von Krebszellen unterstützen. Somit können neue Ansätze in der Behandlung und Prävention von Krebserkrankungen gefunden werden.
Ein Medikament zur Behandlung einer Reihe von Krebsarten, darunter Blasen-, Brust- und Bauchspeicheldrüsenkrebs, der durch eine bestimmte Klasse von Bakterien verursacht wird, 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 Chemotherapie behandelt wurden und zusätzlich Antibiotika zur Vorbeugung oder Behandlung einer bestehenden Infektion erhielten. Es wurde beobachtet, dass die Patienten, denen Antibiotika verabreicht wurden, besser auf die Behandlung ansprachen.
Die Studien bieten einen wertvollen Hinweis 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 spielen bei Krebs möglicherweise noch eine andere Rolle als die Abwehr von Tumoren vor einer medikamentösen Therapie.
Im Jahr 2020 untersuchte Straussmans Team mehr als 1.500 menschliche Tumoren bei sieben verschiedenen Krebsarten: Brust, Lunge, Eierstock, Bauchspeicheldrüse, Melanom, Knochen und Gehirn. 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 bestimmten Arten von Brustkrebs vorkommen und ein medizinisches Karzinogen sind, 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 gibt an, dass die Fähigkeit des Immunsystems, Krebszellen anzugreifen und zu zerstören, durch Bakterien verändert werden kann. Er sagt jedoch, dass noch viel mehr Forschung nötig sei, um die Auswirkungen von Bakterien in Tumoren auf den Krebsverlauf 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, was dazu führt, dass einige davon platzen.
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, aber auch mit einer Reihe verschiedener Krebsarten in Verbindung gebracht werden kann. 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 Mundbakterium Fusobacterium nucleatum kommt auch in einigen 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 ausreichend harmlos und sogar nützlich sind, sodass eine Antibiotikatherapie möglicherweise mehr schadet als nützt.
Stattdessen wäre es realistischer, wenn Forscher 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
Mithilfe von Techniken, die an der University of California in San Diego entwickelt wurden und auf DNA-Nachweis basieren, konnte festgestellt werden, dass mit mindestens 33 verschiedenen Krebsarten Bakterienkolonien assoziiert sind. 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 bei 35 verschiedenen Krebsarten, von denen viele Kombinationen verschiedener Gattungen enthielten.
„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 einige bei Bauchspeicheldrüsenkrebs vorkommende Pilze Teile des Immunsystems kapern und gleichzeitig das Tumorwachstum fördern.
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
