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Apr 29, 2023

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

Werbung Unterstützt von Matter Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass Krebs weit verbreitet ist

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Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass es bei Krebs viele Bakterien und Pilze gibt – ein reichhaltiges Ökosystem, das Wissenschaftler als Tumormikrobiom bezeichnen.

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Von Carl Zimmer

Carl Zimmer ist Wissenschaftskolumnist. Sein Bauchnabel beherbergt mindestens 53 Bakterienarten.

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

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

Wissenschaftler wissen seit langem, dass in unserem Körper Mikroben leben, neigen jedoch dazu, Tumore so zu behandeln, als wären sie steril. In den letzten Jahren haben Forscher diese Annahme 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 Fachzeitschrift Cell veröffentlichte Studien heraus, dass Tumore auch die Heimat vieler Pilzarten sind.

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. Sollte dies der Fall sein, könnte es möglich sein, Krebs zu bekämpfen, indem man neben dem Tumor selbst auch das Mikrobiom eines Tumors angreift.

„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, Hautabschabungen und Stuhl nach ihrer DNA fischen. Diese Untersuchungen haben Tausende von Arten identifiziert, die harmlos in einem gesunden Menschen leben, insgesamt etwa 38 Billionen Zellen. Es stellte sich heraus, dass viele Organe, die einst als steril galten, über ein eigenes Mikrobiom verfügten.

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

Im Jahr 2017 stießen Dr. Straussman und seine Kollegen auf Bakterien, die in Bauchspeicheldrüsentumoren leben. Sie machten die Entdeckung, als 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 konnte.

Diese Erkenntnis 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, dass in allen sieben Arten Bakterien lauerten.

Etwa zur gleichen Zeit führte ein Forscherteam der University of California in San Diego eine eigene Suche anhand einer riesigen DNA-Datenbank durch, die Anfang der 2000er Jahre von verschiedenen Krebsarten gesammelt wurde.

Das Projekt mit dem Namen „Cancer Genome Atlas“ sollte Wissenschaftlern dabei helfen, Mutationen in Tumorgenen zu finden, die dazu führen, dass Krebszellen unkontrolliert wachsen. 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 bakteriellen DNA-Schnipseln zu durchsuchen.

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

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

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

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

Zu den gemeinsamen Merkmalen aller Pilze gehört die Art und Weise, wie sie sich ernähren. Sie spritzen Enzyme aus, um in der Nähe befindliches organisches Material abzubauen und es dann aufzusaugen. Pilze können auch eine große Anzahl von Sporen produzieren, die unter allen möglichen extremen Bedingungen jahrelang überleben können.

Wir sind ständig Pilzen ausgesetzt, sei es durch das Aufsammeln von Sporen auf unserer Haut oder durch den Verzehr von Nahrungsmitteln, auf denen Pilze per Anhalter unterwegs sind. Die meisten von ihnen werden sich nicht in unserem Körper festsetzen.

„Vieles passiert einfach“, sagte Iliyan Iliev, Immunologe bei Weill Cornell Medicine in New York.

Aber einige Arten haben sich an das Leben in uns angepasst. Hautpilze zersetzen die von uns hergestellten Öle. 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.

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 Krebsgenomatlas. Nur dieses Mal suchten sie nach Pilzgenen. Und sie inspizierten auch Dr. Straussmans Tumorsammlung.

Alle von den Wissenschaftlern untersuchten Tumorarten – von 35 verschiedenen Krebsarten – enthielten Pilze, und jede Art wies eine charakteristische Kombination von Pilzarten auf, wie sie in einer der am Donnerstag veröffentlichten Studien berichteten.

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

Deepak Saxena, ein mikrobieller Ökologe an der New York University, der an keiner der beiden Studien beteiligt war, war vom Ausmaß der Ergebnisse überrascht. „Ich hatte nicht erwartet, dass es so viele Pilze bei Krebs gibt“, sagte er. „Das wird die Art und Weise verändern, wie wir darüber denken.“

Dr. Sepich-Poore und einige seiner Kollegen in San Diego haben ein Unternehmen namens Micronoma gegründet, um ihre Forschung in einen Bluttest auf Krebs umzuwandeln. Durch die Untersuchung der DNA, die von Pilzen und Bakterien in einem Tumor abgegeben wird, können sie ihrer Meinung nach genau vorhersagen, von welcher Art von Krebs die Mikroben stammen.

Sie wissen nicht, warum der Test funktioniert. Die Geographie könnte ein Teil der Antwort sein: Ein Lungentumor neigt dazu, Mikroben anzulocken, die sich bereits in der Lunge befinden. Einige Mikroben schaffen es jedoch, in neue Organe zu gelangen, um in Tumore einzudringen. Es ist möglich, dass die besondere Chemie im Inneren eines Tumors, beispielsweise sein Sauerstoffgehalt, dabei hilft, zu bestimmen, welche Mikroben dort gedeihen.

In beiden neuen Studien wurden Mikroben gefunden, die offenbar mit schlechteren Folgen einer Krebserkrankung verbunden sind. Dr. Iliev und seine Kollegen fanden beispielsweise heraus, dass Menschen mit größerer Wahrscheinlichkeit an Magenkrebs sterben, wenn ihre Tumoren eine Pilzart namens Candida Tropicalis enthielten.

Es ist möglich, dass sich einige Mikroben nicht nur in Tumoren ansiedeln, sondern ihnen auch beim Wachstum helfen. Sie können den Tumor vor dem Immunsystem schützen, Medikamente neutralisieren oder die Ausbreitung von Tumoren im Körper unterstützen.

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

„Okay, es hängt mit einer bestimmten Tumorart zusammen, aber bedeutet das nur, dass es mit dem Tumor gut zurechtkommt, oder führt es tatsächlich dazu, dass der Tumor größer wird und fortschreitet?“ fragte Dr. Galloway-Peña. „Zu diesem Zeitpunkt weiß man es einfach noch nicht.“

Carl Zimmer schreibt die Kolumne „Matter“. Er ist Autor von vierzehn Büchern, darunter „Life's Edge: The Search For What It Means To Be Alive“. @carlzimmer • Facebook

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