Laut kanadischer Studien

Hungrige Bakterien sollen Tumore von innen auffressen können

Über 400.000 Menschen leben in Österreich mit einer Krebsdiagnose – besonders häufig treten dabei Brust-, Prostata-, Darm- oder Lungenkrebs auf. In den vergangenen Jahren wuchs die Zahl der jährlichen Neuerkrankungen aufgrund unterschiedlicher Faktoren, wie etwa der zunehmenden Alterung der Bevölkerung, drastisch, sodass allein 2024 insgesamt 48.360 neue Fälle diagnostiziert wurden (+16,4 % im Vergleich zu 2014). Bis zum Jahr 2045 dürfte diese Zahl laut aktuellen Prognosen der Statistik Austria zudem um mehr als ein Fünftel auf über 56.000 ansteigen. 

Obwohl die Mortalitätsrate nach wie vor hoch ist, bedeutet eine Krebsdiagnose heute nicht automatisch ein Todesurteil – einige Krebsarten lassen sich dank intensiver Forschung inzwischen gut behandeln. Einen Beitrag dazu will nun auch die kanadische University of Waterloo leisten. Hier entwickelte ein Forschungsteam gemeinsam mit dem Center for Research on Environmental Microbiology (CREM Co Labs) jüngst ein innovatives Instrument, das hungrige Bakterien laut eigenen Angaben so manipuliere, dass sie Tumore buchstäblich von innen heraus auffressen sollen.

Tumorkern als idealer Nährboden für Bakterium

Wie genau das funktionieren soll, erklärt Marc Aucoin, Professor für Chemieingenieurwesen in Waterloo, so: "Bakteriensporen dringen in den Tumor ein und finden dort eine Umgebung vor, in der es viele Nährstoffe und keinen Sauerstoff gibt, was diesem Organismus sehr entgegenkommt. Also beginnt er, diese Nährstoffe zu verzehren und an Größe zuzunehmen. Wir besiedeln also diesen zentralen Raum, und die Bakterien befreien den Körper im Wesentlichen von dem Tumor."

Verwendet wird dafür ein Bakterium namens Clostridium sporogenes. Dieses kommt häufig im Boden vor und kann ausschließlich in Umgebungen ohne jeglichen Sauerstoff wachsen. Da der Kern eines festen, krebsartigen Tumors aus toten Zellen besteht und völlig sauerstofffrei ist, fungiert er als idealer Nährboden für die Vermehrung des Bakteriums. 

Das Problem mit dem Sauerstoff

An dieser Stelle gibt es allerdings einen biologischen Haken: Wenn "Krebsfresser" die Außenränder der Tumore erreichen, werden sie Sauerstoff – wenn auch in geringen Mengen – ausgesetzt und sterben, ohne die Tumore vollständig zerstören zu können. Um dieses Problem zu lösen, haben die Forscher:innen das Bakterium mit einem Gen aus einem anderen, verwandten Bakterium ausgestattet, das Sauerstoff ein wenig besser verträgt. So kann es länger in der Nähe an den Außenrändern eines Tumors überleben.

Damit das eingesetzte Bakterium nun aber nicht versehentlich an sauerstoffreichen Orten wie dem Blutkreislauf wachsen kann, setzen die Wissenschaftler:innen auf sogenanntes "Quorum Sensing", um das sauerstoffresistente Gen genau im richtigen Zeitpunkt zu aktivieren. Dabei handelt es sich um chemische Signale, die von Bakterien freigesetzt werden. Nur wenn viele Bakterien in einem Tumor gewachsen sind, ist das Signal stark genug, um das sauerstoffresistente Gen zu aktivieren.

"Mithilfe der synthetischen Biologie haben wir so etwas wie einen Stromkreis gebaut, aber anstelle von Drähten haben wir DNA-Stücke verwendet", erklärte Brian Ingalls, Professor für angewandte Mathematik in Waterloo. "Jedes Stück hat seine Aufgabe. Wenn sie richtig zusammengesetzt sind, bilden sie ein System, das auf vorhersehbare Weise funktioniert." 

Weitere Studien geplant

Im Rahmen einer ersten Studie konnten die Forscher:innen schon beweisen, dass sich Clostridium sporogenes so verändern lässt, dass es Sauerstoff verträgt. In einer Folgestudie testeten sie ihr Quorum-Sensing-System, indem sie Bakterien dazu brachten, ein grün fluoreszierendes Protein zu produzieren. In weiterer Folge soll das sauerstoffresistente Gen und der Quorum-Sensing-Zeitmechanismus in einem Bakterium kombiniert und in präklinischen Studien an einem Tumor getestet werden. 

Die beiden Studien können Sie hier und hier nachlesen.

www.uwaterloo.ca