Ein neuer Ansatz zur Erkennung von Tumoren: Suchen Sie nach ihren Mikroben

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Wenn Sie bei Google nach einem Bild eines Tumors suchen, erhalten Sie wahrscheinlich eine bunte Ansammlung von Krebszellen auf einem tristen Hintergrund aus gesundem Gewebe. Doch für Lian Narunsky Haziza, Krebsbiologin am Weizmann Institute of Science in Israel, sieht das Bild ganz anders aus. Ein Tumor kann auch Millionen von Mikroben enthalten, die Dutzende von Arten repräsentieren.

„Ich denke, das ist ein Ökosystem“, sagte sie. „Das bedeutet, dass die Krebszellen nicht allein sind.“

Wissenschaftler wissen seit langem, dass unser Körper Mikroben beheimatet, neigen aber dazu, Tumore so zu behandeln, als wären sie steril. In den letzten Jahren haben Forscher diese Vorstellung jedoch widerlegt und gezeigt, dass Tumore voller Mikroben sind.

Im Jahr 2020 zeigten mehrere Forschungsteams, dass Tumore verschiedene Bakterienmischungen beherbergen. Und am Donnerstag fanden zwei in der Zeitschrift Cell veröffentlichte Studien heraus, dass Tumore auch viele Pilzarten beherbergen.

Dieses sogenannte Tumormikrobiom erweist sich bei jeder Krebsart als so charakteristisch, dass einige Wissenschaftler hoffen, frühe Anzeichen versteckter Tumore zu finden, indem sie die mikrobielle DNA messen, die sie ins Blut abgeben. Und einige Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass Mikroben Tumore aggressiver oder resistenter gegen Behandlungen machen können. Wenn dies der Fall ist, könnte es möglich sein, Krebs zu bekämpfen, indem das Mikrobiom eines Tumors zusammen mit dem Tumor selbst angegriffen wird.

„Wir müssen fast alles, was wir über Krebs wissen, durch die Linse des Tumormikrobioms neu bewerten“, sagte Ravid Straussman, ein Krebsbiologe bei Weizmann, der mit Dr. Narunsky Haziza an einer der neuen Studien zusammengearbeitet hat.

In den letzten zwei Jahrzehnten haben Wissenschaftler die Mikroben im menschlichen Körper kartiert, indem sie in Mundabstrichen, Hautgeschabsel und Stuhl nach ihrer DNA gefischt haben. Diese Untersuchungen haben Tausende von Arten identifiziert, die in einem gesunden Menschen harmlos leben, insgesamt etwa 38 Billionen Zellen. Viele Organe, die früher als steril galten, haben ihre eigenen Mikrobiome.

Während Forscher das gesunde Mikrobiom erforschten, blieb Krebs meist Terra incognita. Niemand wusste, ob die Millionen von Zellen, aus denen Tumore bestehen, einen weiteren Lebensraum für Mikroben darstellten.

Im Jahr 2017 stießen Dr. Straussman und seine Kollegen auf Bakterien, die in Bauchspeicheldrüsentumoren leben. Sie machten die Entdeckung, während sie darüber rätselten, wie es einigen Tumoren gelang, einem Chemotherapeutikum zu widerstehen. Es stellte sich heraus, dass in ihnen eine Bakterienart lebte, die das Medikament blockieren könnte.

Pilz- und Immunzellen bei menschlichem Brustkrebs, wobei die Pilzzellen rosa und die menschlichen Zellkerne blau gefärbt sind. Anerkennung… Deborah Nejman und Nancy Gavert

Dieser Befund veranlasste Dr. Straussman und seine Kollegen, eine groß angelegte Untersuchung von Bakterien in mehr als 1.000 Tumoren von sieben Krebsarten durchzuführen. Im Jahr 2020 berichteten sie, Bakterien gefunden zu haben, die in allen sieben Arten lauern.

Etwa zur gleichen Zeit führte ein Forscherteam der University of California, San Diego, eine eigene Suche durch, wobei es Anfang der 2000er Jahre eine riesige Datenbank mit DNA von verschiedenen Krebsarten verwendete.

Das Projekt mit dem Namen Cancer Genome Atlas sollte Wissenschaftlern helfen, Mutationen in Tumorgenen zu finden, die Krebszellen unkontrolliert wachsen lassen. Das Team aus San Diego erkannte jedoch, dass die Rohdaten möglicherweise auch DNA von Bakterien in den Tumoren enthalten.

Leider bedeutete das, die sechs Billionen genetischen Fragmente im Atlas nach Schnipseln bakterieller DNA zu durchsuchen.

„Es ist wie der Versuch, Nadeln in einem Heuhaufen zu finden, wenn es in der Milchstraße mehr Strohhalme als Sterne gibt“, sagte Gregory Sepich-Poore, ein Mitglied des Teams.

Die Suche hat Jahre gedauert, aber sie hat sich gelohnt. Dr. Sepich-Poore und seine Kollegen fanden heraus, dass ein kleiner Prozentsatz der DNA-Fragmente bei 32 Krebsarten Bakterien und nicht Menschen gehörte.

Nachdem die Forscher ihre Studie im Jahr 2020 veröffentlicht hatten, schlossen sie sich mit dem Team von Dr. Straussman zusammen, um zu sehen, ob die Tumore auch Pilze enthielten.

Pilze sind mit geschätzten 6,2 Millionen Arten eine der großen Erfolgsgeschichten der Evolutionsgeschichte. Dazu gehören die Pilze, die in Wäldern wachsen, die Hefen, die Brot und Bier gären, und der Schimmelpilz, der uns Penicillin brachte.

Zu den Kennzeichen, die alle Pilze gemeinsam haben, gehört die Art, wie sie sich ernähren. Sie spritzen Enzyme aus, um in der Nähe befindliches organisches Material abzubauen, und saugen es dann auf. Pilze können auch eine große Anzahl von Sporen produzieren, die jahrelang unter allen möglichen extremen Bedingungen überleben können.

Wir sind ständig Pilzen ausgesetzt, sei es durch das Aufnehmen von Sporen auf unserer Haut oder durch den Verzehr von Lebensmitteln, auf denen Pilze per Anhalter unterwegs sind. Die meisten von ihnen werden sich nicht in unseren Körpern niederlassen.

„Vieles geht einfach durch“, sagt Iliyan Iliev, Immunologe bei Weill Cornell Medicine in New York.

Aber einige Arten haben sich angepasst, um in uns zu leben. Hautpilze bauen Öle ab, die wir herstellen. Andere ernähren sich vom Zucker in unserem Mund und Verdauungstrakt. Wissenschaftler haben auch andere Pilze in unserem Körper gefunden, deren Leben ein Rätsel bleibt. „So viel wissen wir wirklich nicht“, sagte Dr. Iliev.

Ein Abschnitt eines menschlichen Lungentumors, in Türkis, mit schwarz gefärbten Pilzen. Anerkennung… Lian Narunsky Haziza und Nancy Gavert

Die Forscher aus San Diego und Weizmann suchten nach Pilzen in Tumoren ähnlich wie sie nach Bakterien suchten und tauchten zurück in die Galaxie der DNA-Fragmente im Cancer Genome Atlas. Nur dieses Mal suchten sie nach Pilzgenen. Und sie inspizierten auch die Tumorsammlung von Dr. Straussman.

Alle Arten von Tumoren, die die Wissenschaftler untersuchten – von 35 verschiedenen Krebsarten – enthielten Pilze, und jede Art hatte eine charakteristische Kombination von Pilzarten, wie sie in einer der am Donnerstag veröffentlichten Studien berichteten.

In dem anderen neuen Bericht fanden Dr. Iliev und seine Kollegen unabhängig voneinander Pilze in Tumoren aus sieben Körperteilen: Mund, Speiseröhre, Magen, Dickdarm, Rektum, Brust und Lunge.

Deepak Saxena, ein mikrobieller Ökologe an der New York University, der an keiner der beiden Studien beteiligt war, war überrascht über das schiere Ausmaß der Ergebnisse. „Ich hatte diese Menge an Pilzen bei Krebs nicht erwartet“, sagte er. „Das wird unsere Denkweise verändern.“

Dr. Sepich-Poore und einige seiner Kollegen in San Diego haben eine Firma namens Micronoma gegründet, um ihre Forschung in einen Bluttest für Krebs umzuwandeln. Indem sie sich die von Pilzen und Bakterien in einem Tumor abgegebene DNA ansehen, sagen sie, dass sie genau vorhersagen können, von welcher Art von Krebs die Mikroben stammten.

Sie wissen nicht, warum der Test funktioniert. Die Geographie kann ein Teil der Antwort sein: Ein Lungentumor wird dazu neigen, Mikroben bereits in der Lunge anzuziehen. Aber einige Mikroben schaffen es, zu neuen Organen zu gelangen, um in Tumore einzudringen. Es ist möglich, dass die besondere Chemie in einem Tumor, wie beispielsweise sein Sauerstoffgehalt, dabei hilft, zu bestimmen, welche Mikroben dort gedeihen werden.

Beide neuen Studien fanden Mikroben, die anscheinend mit schlechteren Ergebnissen bei Krebs in Verbindung gebracht wurden. Zum Beispiel fanden Dr. Iliev und seine Kollegen heraus, dass Menschen eher an Magenkrebs sterben, wenn ihre Tumore eine Pilzart namens Candida tropicalis enthielten.

Es ist möglich, dass einige Mikroben sich nicht nur in Tumoren niederlassen, sondern ihnen beim Wachstum helfen. Sie können den Tumor vor dem Immunsystem tarnen, Medikamente neutralisieren oder helfen, dass sich Tumore im Körper ausbreiten.

Jessica Galloway-Peña, eine Mikrobiologin an der Texas A&M University, die nicht an den neuen Studien beteiligt war, warnte davor, dass diese Forschung allein nicht feststellen könne, ob eine Mikrobe eine solche Wirkung habe. Wissenschaftler müssen Experimente mit Krebszellen in einer Schale oder an Tieren durchführen.

„OK, es ist mit einem bestimmten Tumortyp verbunden, aber bedeutet das nur, dass es gut mit dem Tumor zusammenlebt, oder führt es tatsächlich dazu, dass der Tumor größer wird und fortschreitet?“ fragte Dr. Galloway-Peña. „Du weißt es zu diesem Zeitpunkt einfach nicht.“

Die New York Times

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