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Wie Bakterien Tumoren von Anticancer Drugs schützen könnten

2019-05-14 0
   
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résuméKrebs hat ungewollte Verbündete: die gesunden Zellen, die sie umgeben. Mehrere Gruppen von Wissenschaftlern haben nun festgestellt, dass normale Zellen versehentlich Stoffe freisetzen können , die ihre bösartigen Nachbarn vor Krebsmedikamenten schütz
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Wie Bakterien Tumoren von Anticancer Drugs schützen könnten


Krebs hat ungewollte Verbündete: die gesunden Zellen, die sie umgeben. Mehrere Gruppen von Wissenschaftlern haben nun festgestellt, dass normale Zellen versehentlich Stoffe freisetzen können , die ihre bösartigen Nachbarn vor Krebsmedikamenten schützen. Das würde erklären, warum auch gezielte Therapien - intelligente Drogen, die dazu bestimmt sind, die spezifischen genetischen Fehler hinter verschiedenen Krebsarten zu treffen - manchmal direkt aus dem Tor stolpern. Wenn sie gegen isolierte Krebszellen in Labortests entsorgt werden, führen sie wie erwartet aus. Aber wenn man gegen die tatsächlichen Tumoren, die eine Art von angeborenen Widerstand wegen der gesunden Zellen um sie herum genießen, können die Drogen ausfallen.

Aber mindestens die Hälfte der Zellen im menschlichen Körper sind nicht menschlich.

Jede Person ist eine kochende Kolonie von Mikroben - eine Sammlung von zehn Milliarden von Bakterien und anderen mikroskopischen Organismen, die in und auf unserem Körper leben. Und ein Team von Forschern, geführt von Ravid Straussman vom Weizmann Institute of Science und Todd Golub von der Harvard Medical School, haben gezeigt, dass einige dieser Bakterien auch Tumore von Antikrebs-Medikamenten abschirmen können.

Im Jahr 2012 wuchs das Team von Straussman und Golub Dutzende von Arten von Krebszellen zusammen mit Dutzenden von Arten von gesunden Zellen und fand Hunderte von Kombinationen, wo die letzteren das ehemalige bis zu einem gewissen Grad gegen Chemotherapie schützten. Aber eine besondere Interaktion war besonders dramatisch: Eine Abstammung von Hautzellen von einem Individuum konnte vollständig pankreatische Krebszellen aus Gemcitabin - ein Frontline-Medikament, das verwendet wird, um diese hartnäckige Krankheit zu behandeln.

"Wir konnten mehr und mehr gemcitabine - zehnmal mehr ausgießen, als nötig war, um die Krebsarten zu töten - und die Hautzellen von dieser Frau waren genug, um sie zu schützen", erinnert sich Straussman. Sogar die Flüssigkeit, in der die Hautzellen gewachsen waren, reichte aus, um Krebs von Gemcitabin zu schützen. Klar, die Hautzellen sekretierten eine Art von Chemikalie, die das Medikament neutralisierte. Aber was war das? Ein Protein? Ein Stück DNA? Das Team verbrachte Jahre damit, das Geheimnismolekül zu identifizieren, ohne Erfolg zu sein. "Wir haben Tonnen von Experimenten gemacht und sie führten uns nirgendwo", sagt Straussman. "Es hat keinen Sinn gemacht."

Sie haben endlich ausgearbeitet, was passiert ist, als sie die Flüssigkeit gefiltert haben - und ihre Fähigkeit, Tumore zu schützen, vollständig entfernt haben. Auch Filterpapier mit sehr großen Poren, durch die die meisten Moleküle leicht passen konnten, hatte diesen Effekt. Das ist, als sie merkten, dass sie sich überhaupt nicht mit einem Molekül beschäftigten. Sie waren mit einer Mikrobe beschäftigt.

Das Team, darunter Straussmans Student Leore Geller, zeigte, dass ein Bakterium namens Mycoplasma hyorhinis die Hautzellen infiziert hatte. Wenn sie es mit Antibiotika abtöten, konnten die Zellen nicht mehr Krebs von Chemo retten. Und wenn sie das Bakterium zu Mäusen hinzufügen, die an Tumoren leiden, wurden die Nagetiere resistent gegen Gemcitabin.

"Es wäre naiv zu denken, dass Antibiotika diese Patienten heilen würden."

Es stellt sich heraus, dass Mycoplasma hyorhinis ein Enzym namens CDD hat, das den Stachel von Gemcitabin stoßen kann, indem er ihn in eine andere inaktive Chemikalie umwandelt. Und es ist nicht allein. Einer in jeder neun bekannten Bakterienart hat eine CDD-Version mit der gleichen Fähigkeit. Und einige dieser Drogen-defusing Bakterien gibt es innerhalb der tatsächlichen Tumoren von Menschen mit Bauchspeicheldrüsenkrebs.

Das Team zeigte, dass durch die Überprüfung von Biopsien aus den Tumoren von 113 Bauchspeicheldrüsenkrebspatienten sowie Proben von 20 gesunden Pankreasen aus Organspendern gewonnen wurden. Nur 15 Prozent der gesunden Organe enthielten Spuren von Bakterien-DNA, verglichen mit 76 Prozent der Tumorproben. Und während bakterielle DNA gerade aus toten Zellen kommen konnte, sah das Team auch ganze intakte Bakterien in den Tumoren. Sie behandelten die Proben mit glühenden Antikörpern, die entworfen wurden, um auf bakterielle Moleküle zu verriegeln, und schauten dann durch ein Mikroskop. Und dort waren sie: Bakterien, eingebettet unter oder manchmal innerhalb der Krebszellen.

Die Bakterien in den Tumoren waren eine bunte Mannschaft von abwechslungsreichen Arten, und Mycoplasma war nicht unter ihnen. Aber fast alle diese Mikroben hatten das CDD-Enzym, und fast alle konnten die Gemcitabin neutralisieren.

Straussman meint, dass diese Bakterien die Pankreas durch zwei verschiedene Wege erreichen könnten. Die Bauchspeicheldrüse sezerniert Hormone und Verdauungsenzyme in den Darm, und Mikroben können es erreichen, indem sie in die entgegengesetzte Richtung reisen. Alternativ könnten sie über das Blut reisen. Bakterien treten überall in den Blutkreislauf ein und treten durch unsere Eingeweide, Münder und andere Organe aus. Typischerweise kümmert sich das Immunsystem um diese Interlopers, aber Tumoren sind seltsame Orte, wo das Immunsystem unterdrückt wird und Blutgefäße sind ungewöhnlich undicht. Sie könnten leicht als Schutzhütten für abscheuliche Bakterien fungieren.

"Es wäre naiv zu denken, dass Antibiotika diese Patienten heilen würden", sagt Straussman. Für einen Anfang wäre Mikroben nur eine der vielen Hürden für die Behandlung von Bauchspeicheldrüsenkrebs. Kurse von Antibiotika könnten auch Bakterien in anderen Teilen des Körpers herausnehmen, und einige Studien haben gezeigt, dass bestimmte Krebsmedikamente von der Anwesenheit solcher Mikroben abhängen . Und schließlich musst du wahrscheinlich schon lange Antibiotika verabreichen, um die Bakterien, die in einem Bauchspeicheldrüsen-Tumor lauern, abzutöten. "Du bekommst antibiotisch-resistente Bakterienstämme, und du willst wirklich keine bei Patienten", sagt Straussman. Eine bessere Lösung, sagt er, wäre, nach Molekülen zu suchen, die das CDD-Enzym blockieren können, und die Bakterien daran zu hindern, Gemcitabin zu neutralisieren.

Andere Wissenschaftler müssen diese Arbeit zu replizieren, um zu sehen, ob sie die gleichen Bakterien in diesen Arten von Tumoren erkennen können. Bei solchen Untersuchungen gibt es immer die nörgelnde Möglichkeit, dass die fraglichen Mikroben aus der Ausrüstung, den Körpern der Forscher oder dem Laborumfeld und nicht aus den tatsächlichen Tumoren kommen könnten. "Kontamination ist eine Gefahr in dieser Arbeit; Das ist ein wichtiges Anliegen ", sagt Libusha Kelly vom Albert Einstein College of Medicine.

"Es gibt Bakterien in Tumoren, die wir niemals wussten, dass Bakterien vorhanden waren."

Und selbst wenn die Mikroben da sind, ist es nicht klar, ob sie gemcitabine in dem Maße neutralisieren würden, wie die Forscher im Labor sahen, oder ob sie tatsächlich einen Unterschied zur Behandlung einer Person machen würden. Mikroben oder nein, gemcitabine oder nein, Bauchspeicheldrüsenkrebs ist immer noch eine notorisch schwierige Krankheit zu behandeln. "Viele verschiedene mikrobielle Enzyme haben die Fähigkeit, Medikamente zu metabolisieren", sagt Kelly. "Was wir nicht verstehen, ist, wie oft dieses Potenzial tatsächlich in einer Weise verwirklicht wird, die Behandlungsergebnisse beeinflusst."

Dennoch "erinnert uns die Studie daran, dass die Tumor-Mikroumgebung aus mehr als nur menschlichen Zellen besteht", sagt Emily Balskus von der Harvard University. Es gibt auch Mikroben, und Variationen in diesen Gemeinschaften könnten erklären, warum manche Menschen gut auf Behandlungen reagieren und andere nicht. "Wir können die menschliche Gesundheit und Krankheit nicht verstehen, ohne diese Organismen zu betrachten."

"Diese Arbeit könnte auch Auswirkungen auf die Krebsmedikament-Entwicklung und Krebstherapie haben", fügt Balskus hinzu. Ärzte könnten verschiedene Entscheidungen über die Behandlung eines Patienten auf der Grundlage der Mikroben, die in oder in der Nähe ihrer Tumoren gefunden werden, zu behandeln. Und Forscher könnten neue Wege zur Behandlung von Krebs entwickeln, indem sie diese Mikroben anstelle der Krebszellen direkt ansprechen.

"Es ist nicht nur Bauchspeicheldrüsenkrebs und es ist nicht nur Gemcitabin", sagt Straussman. "Es gibt Bakterien in Tumoren, die wir niemals wussten, dass Bakterien vorhanden waren - und diese Tatsache hat breite Implikationen. Diese Mikroben könnten so viele andere Markenzeichen von Krebs beeinflussen. "Beeinflussen sie die Reaktion eines Patienten auf Immuntherapie-Behandlungen, die das Immunsystem stimulieren? Beeinflussen sie Krebsstammzellen - die Zellen, die den Großteil eines Tumors erzeugen? Beeinflussen sie die Metastase - den Prozess, durch den sich Krebs durch den Körper ausbreitet?

"Jedes Schlagwort, das du an Krebs denken kannst ... wie sind sie von Bakterien in Tumoren betroffen?", Sagt Straussman. "Meine Mannschaft erforscht viele dieser Richtungen, aber wir fangen gerade an."


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