Den Einfluss von Mikroben bei Darmkrebs analysieren
Obwohl das menschliche Mikrobiom für die Modulation des menschlichen Gesundheits- und Krankheitszustands eine entscheidende Rolle spielt, sind die eigentlichen biologischen Mechanismen, welche die Grundlage hierfür bilden, oftmals unklar. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts TRANSVIVOME wurde bestätigt, dass die gemeinsame Kolonisierung von Mund und Darm durch zahlreiche Bakterienarten Implikationen für das Verständnis der Pathologie bestimmter Erkrankungen wie unter anderem Darmkrebs (Colorectal Cancer, CRC) haben könnte. „Über die Verbindung zwischen Darmbakterien und Darmkrebsentwicklung wurde in mehreren großangelegten Studien berichtet, bei denen oftmals orale Mikroben gefunden wurden, die sich in Stuhlproben von Patienten angereichert hatten“, erklärt TRANSVIVOME Projektkoordinator Dr. Peer Bork vom Europäischen Laboratorium für Molekularbiologie (European Molecular Biology Laboratory) in Heidelberg, Deutschland. „Diese Entdeckung eröffnet die Möglichkeit für die Entwicklung innovativer Darmkrebs-Diagnosetests.“ Wissenschaftlern ist die zugrunde liegende Biologie jedoch bislang unklar; es ist beispielsweise nicht bekannt, ob diese Bakterien aus dem Mund des Patienten stammen, ob sie bereits im Darm existieren, im Falle einer Erkrankung jedoch gedeihen oder ob sie auf andere Weise aus der Umgebung eintreffen. Durchbrüche bei der Analyse Dies war der Ausgangspunkt des TRANSVIVOME-Projekts. Bork und sein Team machten sich an die Entwicklung und Erprobung neuer Methoden, um besser verstehen zu können, wie sich die bakterielle Übertragung ereignet; ob orale Stämme an der Darmkrebsentwicklung beteiligt sind; und ob diese Bakterien aktiv sind. Ein wichtiger Fortschritt war die Entwicklung einer kulturabhängigen Methode, mit der es möglich ist, zu bestimmen, ob die Bakterien in der Probe noch aktiv sind. Unter Verwendung von DNA- und RNA-Daten wurde im Rahmen des Projekts herausgefunden, dass es möglich ist, festzustellen, welche Bakterienarten in einer bestimmten Probe vorhanden sind und ob sie diese Gene exprimieren. „Da RNA sehr schnell (innerhalb von Stunden) abgebaut wird, lässt sich darauf schließen, dass wenn die RNA einer Spezies entdeckt wird, diese bei der Probennahme aktiv gewesen ist“, erklärt Bork. „Dies ist ein wesentlicher methodischer Fortschritt, da ausschließlich lebende Zellen das Potenzial zur Übertragung und zur Kolonisierung verschiedener Umgebungen haben.“ Das Projekt beleuchtete ebenfalls das Ausmaß, in dem sich die bakterielle Übertragung zwischen Mund und Darm ereignet. Feinskalige Unterschiede in den DNA-Sequenzen von mehr als 1 700 Bakterienarten wurden anhand von Mund- und Darmproben von Menschen aus aller Welt ermittelt (Fidschi, China, Frankreich, Amerika, Luxemburg und Deutschland) bestimmt. „Zu unserer Überraschung und entgegen gängiger Annahmen stellten wir fest, dass eine Vielzahl von Bakterien im Mund tatsächlich den Darm kolonisieren können“, sagt Bork. „Andere Spezies, die sich sowohl im Mund als auch im Darm befanden, schienen bestimmte Versionen (Stämme) aufzuweisen, die auf die jeweilige Körperstelle spezialisiert sind.“ Zukünftiges diagnostisches Potenzial Die bahnbrechenden Analysemethoden, die im Zuge des TRANSVIVOME-Projekts getestet wurden, könnten letztlich zur Entwicklung hilfreicher diagnostischer Instrumente für Darmkrebs und andere Erkrankungen führen. Die Möglichkeit, zwischen aktiven Bakterien zu unterschieden, die zwischen Mundraum und Darm übertragen und nicht übertragen werden, bietet das Potenzial für erheblich verbesserte Krankheits-Kontroll-Studien auf Grundlage von Stuhlproben. „Mit diesen Methoden können wir jetzt ebenfalls prüfen, ob spezifische Stämme einer bestimmten Bakterienspezies vom Mund in den Darm ,durchsickern’ können“, erklärt Bork. „Falls dies der Fall ist, gibt es neue Möglichkeiten für die Entwicklung von Darmkrebs-Risikobewertungen. Eine Bestimmung der maßgeblichen Faktoren für die Entwicklung von Darmkrebs, die auf den Mund zurückgehen, könnte sogar Therapeutika ermöglichen, die diese Gemeinschaft anvisieren.“ Alles in allem stellt das Projekt einen starken Ausgangspunkt für nachfolgende Untersuchungen im Bereich der Krankheitsdiagnostik dar. „Auch wenn wir es über die Laufzeit des Projekts nicht geschafft haben, eine ausreichend große Kohorte an Darmkrebs- oder Fall-Kontroll-Proben zu sammeln, haben wir inzwischen ein anderes Projekt initiiert damit die Daten gewonnen werden können, die wir brauchen, um weitere diagnostische Darmkrebs-Marker zu entwickeln“, merkt Bork an.
Schlüsselbegriffe
TRANSVIVOME, Krebs, kolorektal , oral, Darm, bakteriell, mikrobiell