Interaktion zwischen Darmbakterien und Immunsystem: Probiotika zur Prävention von Darmkrebs?
Die Darmflora besteht aus Billionen von kommensalen und auch pathogenen Mikroorganismen, die eng mit Darm- und Immunzellen zusammenarbeiten und für die Darmgesundheit entscheidend sind. Veränderungen bei der Zusammensetzung der Darmflora und dem homöostatischen Gleichgewicht zwischen Darmbakterien stehen mit vielen Krankheiten wie Stoffwechselstörungen, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Darmkrebs in Zusammenhang. Neuen Erkenntnissen zufolge haben bestimmte Darmbakterien Einfluss auf die Onkogenese, Tumorprogression und das Ansprechen auf Medikamente.
Untersuchungen zum Einfluss der Darmflora auf die immunologische Abwehr
Das EU-finanzierte Projekt IMMUNO_CRC identifizierte nun spezifische Gruppen von Darmbakterien aus CRC-Proben, die die Immunfunktion verändern und damit medizinisch bedeutsam sind. In früheren Arbeiten hatte die Forschungsgruppe bereits spezifische Subtypen von Darmbakterien in CRC-Proben nachgewiesen, die mit unterschiedlichen Genexpressionsprofilen in der Darmschleimhaut korrelieren. IMMUNO_CRC baute auf diesen Ergebnissen auf und ging von der Hypothese aus, dass tumorassoziierte Mikrobiota entweder direkt oder über ihre Metaboliten mit Entzündungszellen des Wirts interagieren und so die Entstehung von Tumoren befördern können. Unterstützt durch die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen wurden patientenderivierte Mikrobiota auf ein Mausmodell für Darmkrebs mit ähnlichen biologischen Eigenschaften übertragen. „An diesem Modell konnten wir untersuchen, wie einzelne Mikrobiota die Immunantwort beeinflussen und dies wiederum die Progression von Darmkrebs begünstigt“, erklärt Forscherin Ana Santos Almeida. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler kombinierten verschiedenste Verfahren, um Tumoreigenschaften, tumorinfiltrierende Immunzellen und entzündungsfördernde mikrobielle Metaboliten zu untersuchen. Dabei zeigte sich, dass die Größe der bei den Mausmodellen experimentell erzeugten Tumoren je nach Art der vorhandenen Mikrobiota variierte. Demzufolge existieren spezifische Bakterienarten, die dazu beitragen können, das Tumorwachstum zu hemmen. Zudem wurden abhängig von der Zusammensetzung der Darmflora qualitative Unterschiede bei der Immunantwort der Mäuse entdeckt.
Mikrobiota als Ansatz für künftige Therapien gegen Darmkrebs
Darmkrebs ist die dritthäufigste Krebsart und schlägt mit Millionen von Neuerkrankungen jährlich zu Buche, sodass intensiv an neuen Prognosemarkern und therapeutischen Zielstrukturen geforscht werden muss. Das Mikrobiom im Darm ist ein Umgebungsfaktor, dessen Zusammensetzung verändert werden und so den Gesundheitszustand im Alter und bei spezifischen Erkrankungen verbessern kann. Damit würde sich eine attraktive Zielstruktur für neue Lebendtherapeutika ergeben. Laut Almeida „haben uns die Forschungen von IMMUNO_CRC den Zusammenhang zwischen Darmflora und der Entstehung von Darmkrebs genauer aufgezeigt.“ Vor allem geht IMMUNO_CRC davon aus, dass die Zusammensetzung der Darmflora entscheidend auf die Progression von Darmkrebs einwirken kann. Obwohl die Validierung der präklinischen Ergebnisse am Menschen noch aussteht, könnte damit ein wichtiger Beitrag für die künftige Tumorprävention und -therapie gelungen sein. Die Modulation der Darmflora, möglicherweise über die Nahrung, könnte die Tumorentstehung hemmen, indem protektive Bakterien gefördert werden, insbesondere bei älteren Menschen. Mit Blick auf die Zukunft betont Almeida: „In Studien zu spezifischen Bakterientaxa, die aus menschlichen Biopsien und jeweiligen Metaboliten isoliert wurden, soll nun genauer analysiert werden, wie Mikrobiota die immunologische Tumorabwehr verändern.“ Zudem könnte mit modernsten molekularbiologischen Methoden die Mikroumgebung des Darms im Rahmen nicht-invasiver Diagnostik und Vorsorge charakterisiert werden.
Schlüsselbegriffe
IMMUNO_CRC, Kolorektalkarzinom, Darmflora, Darmkrebs, Immunzellen, Entzündung