Darmmikroben können beeinflussen, wie gut die Strahlentherapie gegen Krebs wirkt

Pilze im Darm (violett) können die Reaktion von Tumoren nach einer Strahlentherapie beeinflussen, indem sie die Reaktion des Immunsystems auf den Krebs stören.

Bildnachweis: Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten/Stephanie Rossow

Viele Studien haben gezeigt, dass Bakteriengemeinschaften im Darm Krebs beim Menschen beeinflussen können, von der Geschwindigkeit des Tumorwachstums und der Ausbreitung bis hin zum Ansprechen auf Behandlungen wie Chemotherapie oder Immuntherapie.

Neue Forschungen deuten jedoch darauf hin, dass Bakterien nicht die einzigen Mikroorganismen im Darm sind, die beeinflussen, wie Tumore auf Krebsbehandlungen reagieren. Pilze , so die Studie, könnten ebenfalls wichtige Akteure sein.

In Studien an Mäusen fanden Wissenschaftler des Cedars-Sinai Medical Center heraus, dass Pilze einwandern, wenn normale Bakteriengemeinschaften im Darm gestört wurden. Und diese Pilze wiederum störten die Immunantwort auf Tumore , die für die Strahlentherapie wichtig sein könnten am effektivsten arbeiten, berichtete das Team am 29. Juli in Cancer Cell.

Die Forscher identifizierten auch ein pilzempfindliches Protein in Tumoren, das bei diesem Phänomen eine Rolle spielen könnte. Anhand von Proben von menschlichen Tumoren fanden sie heraus, dass Menschen mit Brustkrebs oder Melanomen , die einen höheren Anteil dieses Proteins aufwiesen, nicht so lange lebten wie diejenigen, die niedrigere Werte hatten.

„Wir beginnen gerade erst zu verstehen, wie die Mikrobiota in Bezug auf die Wirtsimmunität bei Krebstherapeutika hilft“, sagte Mansoor Ahmed, Ph.D. von der NCI- Abteilung für Krebsbehandlung und -diagnose, der nicht an der Studie beteiligt war. Ein genaueres Bild dieser Wechselwirkungen könnten schließlich Forscher Hilfe Behandlungen personalisierte Design den Darm zu verändern microbiome vor der Krebstherapie, Dr. Ahmed erklärt.

Komplexe Interaktionen

Die Details darüber, wie das Immunsystem bei der Bekämpfung von Krebs hilft, werden noch aufgedeckt. Frühe Arbeiten auf diesem Gebiet führten zum Aufkommen von Immuntherapien : Krebsbehandlungen, die das Immunsystem dazu bringen, Tumorzellen anzugreifen und abzutöten. Diese Therapien haben bereits die Behandlung verschiedener Krebsarten im fortgeschrittenen Stadium revolutioniert, darunter Melanome und Lungenkrebs .

Neuere Forschungen haben jedoch gezeigt, dass das Immunsystem auch die Wirkung von Chemo- und Strahlentherapie beeinflussen kann. Und die Forschung hat gezeigt, dass die Mikroorganismen, die normalerweise im menschlichen Darm vorkommen – das sogenannte Darmmikrobiom – beeinflussen, wie Immunzellen ihre Arbeit im ganzen Körper verrichten .

Die neue Studie unter der Leitung von Stephen Shiao, MD, Ph.D., und David Underhill, Ph.D., beide vom Cedars-Sinai Medical Center, wollte auf dieser früheren Forschung aufbauen.

Die Rolle des Immunsystems bei der Kontrolle von Krebs nach einer Strahlentherapie wurde intensiv untersucht, erklärte Dr. Underhill. Ohne den Beitrag von Immunzellen werden Krebszellen wahrscheinlich direkt nach der Behandlung nachwachsen.

"Die Strahlentherapie tötet Tumorzellen ab, dann infiltrieren Immunzellen [den Tumor] und machen es zu einer unwirtlichen Umgebung für das Nachwachsen der Tumorzellen", sagte er. "Es ist wie ein Waldbrand, wo man es löschen kann, aber es hat ein Team zu sein, das alle Hotspots aufräumt und sicherstellt, dass sie nicht aufflammen und von vorne beginnen.“

„Warum kommt es also manchmal [bei Tumoren nach einer Strahlentherapie] zu einer starken Immunantwort und manchmal nicht?“ fragte Dr. Underhill. Um dies zu untersuchen, haben sich die Forscher die komplexen Wechselwirkungen zwischen Mikrobiom und Immunsystem genauer angeschaut.

Mikroben raus, Mikroben rein

Die Forscher verwendeten zuerst einen Cocktail von Antibiotika, um die normalen Bakteriengemeinschaften im Darm bei Mäusen zu stören, denen Brustkrebszellen implantiert worden waren. Als sie die Mäuse mit Strahlung behandelten, wuchsen die Tumore weiter und die Mäuse starben schnell. Dasselbe geschah bei Mäusen, denen Melanomzellen implantiert wurden, und bei Mäusen, die mit einer anderen Kombination von Antibiotika behandelt wurden.

Bei den Mäusen ist den Forschern noch etwas anderes aufgefallen: Die durch Antibiotika ausgelöschten Darmbakterien wurden durch Pilze ersetzt. Um herauszufinden, welche Rolle dieses Pilzwachstum bei der Reaktion von Immunzellen nach der Strahlentherapie spielen könnte, behandelte das Team eine andere Gruppe von Mäusen vor der Bestrahlung mit einem Antimykotikum.

Die antimykotische Behandlung hatte den gegenteiligen Effekt der antibakteriellen Behandlung: Nach der Strahlentherapie starben mehr Tumorzellen.

Weitere Experimente ergaben, dass die Verabreichung einer großen Menge an Pilzen in den Darm die Wirksamkeit der Strahlentherapie verringerte, selbst wenn die Bakterien zuvor nicht erschöpft waren. Dies deutete darauf hin, dass das Vorhandensein zusätzlicher Pilze – nicht die Reduzierung der Bakterien – das Ansprechen auf die Strahlentherapie beeinträchtigte, berichteten die Forscher.

Nachdem die Bakterien im Darm mit Antibiotika erschöpft und Pilze sich ausbreiten ließen, fanden die Forscher auch weniger tumorzelltötende Immunzellen in der Tumormikroumgebung, nachdem die Mäuse eine Strahlentherapie erhalten hatten. Wurden die Darmpilze jedoch mit einem Antimykotikum in Schach gehalten, gelangten nach der Strahlentherapie eine größere Zahl dieser hilfreichen Immunzellen in die Tumore.

Um zu sehen, ob Darmpilze die Wirkung der Strahlentherapie bei Menschen beeinflussen können, maß das Team die Spiegel eines Proteins namens Dectin-1 in Proben aus menschlichen Tumoren. Dectin-1, ein Protein, das auf der Oberfläche einiger Immunzellen vorkommt, ist eines der wichtigsten Werkzeuge des menschlichen Körpers, um das Vorhandensein von Pilzen zu erkennen.

Menschen mit höheren Dectin-1-Spiegeln in ihren Brust- oder Melanomtumoren hatten tendenziell ein schlechteres Überleben als diejenigen mit niedrigeren Spiegeln, fanden sie. Zurück zu Mäusen fanden die Forscher ein entsprechendes Ergebnis: Tumorzellen in Mäusen, denen Dectin-1 fehlte, waren anfälliger für eine Strahlentherapie.

Während die Mechanismen hinter diesen Beobachtungen noch unklar sind, kann Dectin-1 die Reaktion auf die Strahlentherapie abhängig von der Menge der wahrgenommenen Pilze vermitteln, erklärte Dr. Underhill.

Ausrichtung auf das Mikrobiom

Wie könnte also etwas so scheinbar Unzusammenhängendes wie der Körper, der eine Veränderung der Darmpilze wahrnimmt, die Immunantwort nach einer Strahlentherapie beeinflussen?

»Das ist die 20.000-Dollar-Frage«, sagte Dr. Underhill. „Aber was diese Studie meiner Meinung nach tut, ist eine Art rote Fahne, die besagt: ‚Lasst uns sicherstellen, dass wir die Pilze im Mikrobiom verstehen, denn sie könnten wichtige Auswirkungen auf die Immunantwort haben.‘“

Forscher haben bereits begonnen zu testen, ob eine Optimierung der Zusammensetzung des Darmmikrobioms die Wirksamkeit einiger Krebsbehandlungen steigern kann. In einer kürzlich durchgeführten Studie verbesserte eine umfassende Änderung der Zusammensetzung des Darmmikrobioms die Wirkung eines Immuntherapeutikums bei einigen Menschen mit Melanom.

Wissenschaftler würden jedoch gerne versuchen, das Mikrobiom gezielter einzustellen. Dazu „müssen wir verstehen, welche mikrobiellen Spezies für das Ansprechen auf die Krebsbehandlung am relevantesten sind“, sagte Dr. Ahmed.

„Es wäre wirklich praktisch, das Mikrobiom eines Patienten – sowohl Bakterien als auch Pilze – zu charakterisieren und seine erwartete Prognose zu bestimmen oder wie er auf Strahlentherapie, Chemotherapie oder Immuntherapie ansprechen wird“, fügte Dr. Underhill hinzu. „Dann würden wir gerne sehen, ob es machbar ist, dieses Mikrobiom zu verändern, damit diese Therapien besser funktionieren.“

Proteine wie Dectin-1 könnten möglicherweise als Biomarker dienen, um Menschen mit einem potenziell ungünstigen Mikrobiom für zukünftige klinische Studien zu identifizieren, sagte Dr. Ahmed.

„Ich glaube nicht, dass wir davon weit entfernt sind; Ich denke, Humanstudien [die auf bestimmte Mikroben vor der Krebsbehandlung abzielen] liegen in nicht allzu ferner Zukunft“, fügte Dr. Underhill hinzu.

Dr. Ahmed warnte vorerst, dass Menschen, die sich einer Krebsbehandlung unterziehen, jeder Versuchung widerstehen sollten, ihre Darmmikroben selbst mit rezeptfreien probiotischen Nahrungsergänzungsmitteln oder verschreibungspflichtigen Medikamenten zu optimieren.

„Wir möchten nicht, dass die Leute ausgehen und Antimykotika einnehmen, weil wir noch keine Beweise dafür haben, dass dies hilfreich wäre, und es könnte Gründe geben, dass es gefährlich sein könnte“, stimmte Dr. Underhill zu.

Auf der anderen Seite, wenn Menschen, die sich einer Krebsbehandlung unterziehen, Antibiotika verschrieben werden, „hat das einen Grund, und sie werden wichtig sein“, fügte er hinzu, und sie sollten nicht übersprungen werden.

Quelle: National Cancer Institute

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