Probiotische Bakterien helfen beim Nachweis winziger Metastasen

Die mit der Nahrung aufgenommenen genetisch veränderten Mikroben vermehren sich ausschließlich in Krebsgewebe und ermöglichen einen schnellen und empfindlichen Urintest
Mit Hilfe genetisch veränderter probiotischer E. coli-Bakterien lassen sich Lebertumoren durch einen Urintest nachweisen.
Mit Hilfe genetisch veränderter probiotischer E. coli-Bakterien lassen sich Lebertumoren durch einen Urintest nachweisen.
© Chris Bickel / Science Translational Medicine
Cambridge / La Jolla (USA) - Gentechnisch veränderte probiotische Bakterien lassen sich als Biosensoren einsetzen, um Krebsmetastasen nachzuweisen. In Tierversuchen gelangten die mit der Nahrung verabreichten Mikroben aus dem Darm in die Leber und vermehrten sich dort nur dann, wenn sich in dem Organ Tumoren entwickelt hatten. Die Bakterien waren mit zusätzlichen Genen ausgestattet, die unter anderem die Produktion eines Enzyms bewirkten. Dessen Aktivität spaltete eine injizierte Substanz und setzte eine Verbindung frei, die den Urin der Tiere rot färbte, berichten amerikanische Forscher im Fachblatt „Science Translational Medicine”. Mit dem neuartigen Krebstest könnten Lebermetastasen ohne Gewebeentnahme und sicherer als durch bildgebende Verfahren diagnostiziert werden. Klinische Studien stehen aber noch aus.

„E. coli Nissle 1917 ist ein ungefährlicher und verbreitet eingesetzter Stamm probiotischer Bakterien“, sagt Arthur Prindle von der University of California in San Diego. Die Mikroben sind in frei verkäuflichen Präparaten enthalten, die der Verbesserung der Darmflora dienen. Zusammen mit seinen Kollegen und Forschern des Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge machte Prindle sich eine schon lange bekannte Eigenschaft dieser und einiger anderer Bakterienarten für die Tumordiagnostik zunutze: Die Mikroben vermehren sich bevorzugt in Krebsgewebe – wahrscheinlich weil sie dort vor der Immunabwehr besser geschützt sind als in gesundem Gewebe. Wenn solche Bakterien direkt in einen Tumor injiziert werden oder über den Blutkreislauf dorthin gelangen, können sie Krebsgewebe zerstören und damit sogar therapeutisch wirksam sein. Die Injektion der dafür benötigten großen Bakterienmengen ist jedoch riskant.

Deshalb prüften die Forscher, ob die Bakterien auch auf einem anderen Weg an ihr Ziel – in diesem Fall in die Leber – gebracht werden können. Sie verabreichten Mäusen mit dem Futter ein Präparat, das mit Zusatzgenen ausgestattete probiotische Keime im Darm freisetzte. Tatsächlich gelangte eine geringe Zahl der Bakterien innerhalb eines Tages mit venösem Blut in die Leber. Sie vermehrten sich dort nur, sofern Tumoren vorhanden waren. Dabei bildeten sie das Enzym Beta-Galaktosidase, welches eine nachträglich injizierte Verbindung so spaltete, dass sich das Spaltprodukt entweder durch Biolumineszenz in der Leber oder durch Rotfärbung des Urins nachweisen ließ. Die Bakterien besiedelten 88 Prozent der zahlreichen Lebermetastasen, deren Durchmesser bei 1 bis 8 Millimetern lag. In gesundem Gewebe konnten sich die Mikroben nicht vermehren. Gesundheitliche Schäden traten nicht auf.

Metastasen in der Leber bilden sich häufig bei Darm-, Brust- und Bauchspeicheldrüsenkrebs und sind im Anfangsstadium mit den üblichen Methoden nur schwer zu erkennen. Ein früher Nachweis mit Hilfe bakterieller Biosensoren und einem einfachen Urintest könnte einen früheren Therapiebeginn ermöglichen und die Erfolgschancen einer Behandlung wesentlich verbessern. Die E. coli-Bakterien ließen sich zudem genetisch so programmieren, dass sie auch therapeutisch einsetzbar wären. Dazu müssten sie am Zielort Wirkstoffe freisetzen, die Krebszellen zerstören. Zunächst aber muss die Sicherheit ihrer Verwendung beim Menschen in klinischen Studien geprüft werden.

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