Fusobacterium kann bei Darmkrebs helfen, zu wachsen und sich zu verbreiten
Elektronenmikroskopische Aufnahme von Fusobacterium nucleatum. Eine neue Studie legt nahe, dass dieses Bakterium das Wachstum und die Ausbreitung von kolorektalen Tumoren fördern kann.
Bildnachweis: MicrobiologyOpen, Oktober 2014. doi: 10.1002 / mbo3.204. CC BY 3.0.
Eine im menschlichen Magen und Darm vorkommende Bakterienart kann laut neuen Laboruntersuchungen wichtige Auswirkungen auf die Behandlung von Darmkrebs haben.
Die Forscher fanden heraus, dass die Bakterien nicht nur in engem Kontakt mit Tumoren im Dickdarm und Rektum leben, sondern sich auch in metastasierten kolorektalen Tumoren an anderer Stelle im Körper befinden. Als die Forscher Antibiotika verwendeten, um diese Bakterien in einem Mausmodell für Darmkrebs abzutöten, verlangsamte sich das Tumorwachstum.
Diese Ergebnisse deuten auf das therapeutische Potenzial der Bekämpfung von Mikroben als Teil der Behandlung bestimmter Krebsarten hin, erklärte Dr. Matthew Meyerson, Direktor für Krebsgenomik am Dana-Farber Cancer Institute und leitender Autor der Studie.
"Wir denken, Tumore bestehen nur aus Krebszellen, aber Tumore bestehen aus Krebszellen, Nicht-Krebszellen und assoziierten Mikroben." Therapeutische Maßnahmen müssen möglicherweise auf alle Mitglieder dieser Zellgemeinschaften abzielen, um am effektivsten zu sein. erklärte Dr. Meyerson.
Die NCI-finanzierte Studie wurde am 15. Dezember in Science veröffentlicht .
Bakterien reduzieren, Tumorzellwachstum unterdrücken
Frühere Forschungen von mehreren Labors identifizierten die Bakterienart Fusobacterium nucleatum als eine der häufigsten kolorektalen Tumoren.
Um festzustellen, ob Fusobacterium auch an Stellen im Körper gefunden wird, an denen sich Darmkrebs ausgebreitet hat, führte das Forscherteam eine Gesamtgenomsequenzierung an gefrorenen Gewebeproben von Primärtumoren und Lebermetastasen von 11 Patienten durch. Von diesen wiesen sieben Fusobacterium- DNA sowohl im primären als auch im metastasierten Tumor auf.
Mehrere andere Arten von Bakterien, die häufig mit Fusobacterium leben, wurden sowohl in primären als auch in metastasierten Tumoren und in ähnlichen Anteilen an beiden Standorten nachgewiesen, was darauf hindeutet, dass sich eine stabile mikrobielle Gemeinschaft um Fusobacterium dreht , schrieben die Autoren.
Interessanterweise, erklärte Dr. Meyerson, waren die DNA-Sequenzen des Fusobacterium an den primären und metastasierten Stellen bei einzelnen Patienten nahezu identisch. Dies deutet darauf hin, dass die Bakterien möglicherweise mit Krebszellen durch den Blutkreislauf zu den Stellen der Metastasierung wandern, anstatt dass sich neue Fusobacterium- Zellen mit den metastatischen Zellen an ihren entfernten Stellen verbinden, sagte er.
Das Forscherteam erstellte dann ein neues Mausmodell für Darmkrebs unter Verwendung von Gewebe von Patienten, deren Tumoren Fusobacterium und andere assoziierte Bakterienarten beherbergten. Die Tumoren in den Mäusen behielten das Mikrobiom der menschlichen Tumoren bei.
Um zu testen, wie eine Antibiotikabehandlung das Tumorwachstum beeinflussen könnte, behandelten die Forscher diese Mäuse mit Erythromicin, das Fusobacterium nicht abtötet, oder Metronidazol , das dies tut. Erythromycin hatte keine Wirkung auf das Wachstum von Fusobacterium -positiven Tumoren, aber Metronidazol reduziert sowohl die Anzahl von Fusobacterium in Tumoren und die Rate der Tumorzellproliferation und Tumorwachstum.
Ein mögliches neues Ziel für die Behandlung von Darmkrebs
Die genaue Art der Beziehung zwischen Darmkrebszellen und Fusobacterium wird derzeit noch untersucht, obwohl Forscher vermuten, dass dies für beide Seiten von Vorteil ist, sagte Dr. Meyerson.
"Die Tumoren profitieren [wahrscheinlich] von Fusobacterium – das Fusobacterium kann dem Tumor essentielle Nährstoffe oder Wachstumssignale liefern", erklärte Phillip Daschner, ein Programmdirektor der Abteilung für Krebsbiologie von NCI, der nicht an der Studie beteiligt war. "Und der Tumor scheint das Fusobakterium mit einer geeigneten, immungeschützten Nische zu versorgen, die ihm hilft, sich im Magen-Darm-Trakt anzusiedeln und zu wachsen", fügte er hinzu.
Die Studienergebnisse legen nahe, dass Fusobacterium "ein mögliches neues Ziel für die Behandlung von Darmkrebs" ist, sagte Daschner.
Potenzielle Antibiotika-Ansätze zur Abtötung von Fusobacterium bei Patienten mit Darmkrebs müssten sehr spezifisch sein, erklärte Dr. Meyerson. Breitbandmedikamente könnten auch nützliche Bakterienarten im Körper abtöten, was den Patienten schaden und sogar die Reaktion auf die Krebstherapie auf eine Weise beeinflussen könnte, die wir noch nicht verstehen.
"Wir haben alle ein sehr kompliziertes Mikrobiom in unserem Körper", sagte Dr. Meyerson. "Dieses Mikrobiom hat ein normales Gleichgewicht und ein normales Mikrobiom schützt uns bis zu einem gewissen Grad."
Wenn ein Ansatz zur gezielten Abtötung von Fusobacterium nur die krebsassoziierte Gemeinschaft von Bakterien zerstören könnte, "dann würde dies möglicherweise Auswirkungen auf den Krebs haben, ohne großen Einfluss auf das übrige Mikrobiom des Körpers zu haben", folgerte er.
In einer am 15. September in Science veröffentlichten Studie stellte ein internationales Forscherteam, das zum Teil von NCI finanziert wurde, fest, dass mehrere Bakterienarten das Chemotherapeutikum Gemcitabin (Gemzar®) abbauen und es unbrauchbar machen können. In einem Mausmodell, in dem solche Bakterien Xenotransplantate mit Dickdarmkrebs besiedelt hatten, stellte das Antibiotikum Ciprofloxacin die Empfindlichkeit des Tumors gegenüber Gemcitabin wieder her.
Da Gemcitabin häufig zur Behandlung von Bauchspeicheldrüsenkrebs eingesetzt wird, untersuchten die Forscher die Prävalenz von Bakterien in Bauchspeicheldrüsentumorproben von Patienten. Sie fanden heraus, dass von 113 getesteten Proben 76% positiv auf jede Art von Bakterien getestet wurden. Und von 15 bakterienpositiven Proben, die einer weiteren Analyse unterzogen wurden, enthielten 93% Bakterien, die in Laborexperimenten eine vollständige Resistenz gegen Gemcitabin zeigten.
"Das Vorhandensein von Bakterien in menschlichen Tumoren kann paradoxerweise zu Arzneimittelkonzentrationen führen, die im Tumor niedriger sind als in anderen Organen", schrieben die Autoren. Da die Empfindlichkeit der Chemotherapie in ihren Experimenten durch eine Antibiotikabehandlung wiederhergestellt werden konnte, kamen sie zu dem Schluss, dass eine solche Kombinationstherapie es wert ist, in weiteren Forschungen untersucht zu werden.
Quelle: National Cancer Institute
