Bakterien-Selbstmord

21. Juli 2016 19:07; Akt: 21.07.2016 19:08 Print

Salmonellen sollen Krebszellen töten

Im Kampf gegen Tumore schicken Forscher programmierte Bakterien ins Rennen. Sie vergiften die Krebszellen auf ganz besondere Weise.

Um die Zyklen sichtbar zu machen, in denen die Kolonie wächst, sich größtenteils auflöst und wieder wächst, integrierten die Forscher ein Gen in das Bakterium, das dafür sorgt, dass die Zellen Licht aussenden. (Video: Youtube/JacobsSchoolNews)

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US-Forscher rücken Tumoren mit gentechnisch veränderten Salmonellen zu Leibe. Die Bakterien produzieren einen Anti-Krebs-Wirkstoff, lösen sich dann selbst auf und setzen das Gift im Tumor frei, wie die Wissenschaftler im Fachjournal «Nature» schreiben.

Ein Team um Jeff Hasty von der University of California San Diego entwickelte die neuen Bakterienstämme, Sangeeta Bhatia und ihre Kollegen vom Maßachusetts Institute of Technology (MIT) führten Tests mit Mäusen durch.

Bei ihrem Konzept hätten er und seine Kollegen sich davon leiten lassen, dass eine Krebstherapie möglichst wenig Schaden im Körper des Patienten anrichten soll, so Hasty in einer Mitteilung. «Wir wollten außerdem eine beträchtliche therapeutische Nutzlast an die erkrankte Stelle liefern.»

Massenselbsttötung mit Ansage

In das Erbgut bestimmter Salmonellen setzten sie mehrere Gene ein, die eine Art Selbstzerstörungsmechanismus bewirken. So wird ein Protein namens AHL produziert, das sich zwischen den Zellen einer Bakterienkolonie in einem Tumor verbreitet.

Erreicht die AHL-Konzentration einen bestimmten Grenzwert, löst das Protein die Produktion eines Stoffes aus, das die Bakterienzelle auflöst. Einige der Salmonellen überleben die Massenselbsttötung der Kolonie und können im Tumor wieder eine Population aufbauen.

Während die veränderten Salmonellen sich vermehren, produzieren sie dank eines weiteren eingeschleusten Gens ein Gift, das Krebszellen tötet. Lösen sich die Bakterien auf, wird dieses Gift freigesetzt.

Siegfried Weiß vom Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung in Braunschweig findet das Konzept der US-Forscher ausgesprochen innovativ. Es sei zwar nicht schwierig, Salmonellen dazu zu bringen, einen bestimmten Stoff zu produzieren, wohl aber, diesen Stoff auch freizusetzen. «Dieses Problem haben die Forscher sehr elegant gelöst», so Weiß, der nicht an der Studie beteiligt war, aber selbst zu einer Salmonellen-Lösung forscht.

Leuchtende Bakterien

Hasty und Kollegen testeten die Salmonellen zunächst in Nährlösungen. Um die Zyklen sichtbar zu machen, in denen die Kolonie wächst, sich größtenteils auflöst und wieder wächst, integrierten sie ein weiteres Gen in das Bakterium. Dieses sorgt dafür, dass die Zellen Licht außenden. In Zeitrafferfilmen (siehe Video) zeigen sich aufleuchtende und wieder verschwindende Bakterien. Zudem konnten die Forscher zeigen, dass der Wirkstoff, von mehreren Tausend Salmonellen gleichzeitig freigesetzt, menschliche Krebszellen töten kann.

Das MIT-Team unter der Leitung von Bhatia setzte nun die Forschung an krebskranken Mäusen fort. Dabei zeigte sich, dass die Anti-Krebs-Salmonellen das Wachstum von Darm- und Lebertumoren zwar einschränken, diese aber nicht abtöten können. Die besten Ergebnisse brachte eine Kombination aus drei veränderten Bakterienstämmen, die jeweils einen anderen Wirkstoff produzieren, und einer Chemotherapie. Damit gelang es immerhin, die Lebenserwartung der Mäuse um 50 Prozent zu erhöhen.

Offene Fragen

Das Konzept sei spannend und absolut neu, unterstreicht Mathias Heikenwälder vom Deutschen Krebsforschungszentrum, der nicht an der Studie beteiligt war. «Das synchronisierte Auflösen einer Bakterienpopulation ist beeindruckend!» Die Bakterien seien wie Drohnen, denen man ein Programm eingebe, das sie dann ausführten. Allerdings seien noch einige Fragen offen, etwa, ob das Konzept auf die klinische Anwendung übertragbar sei.

In einem «Nature»-Kommentar weist Shibin Zhou von der Johns Hopkins University School of Medicine darauf hin, dass das Verfahren auch anderweitig angewendet werden könnte: «Eine zyklische Wirkstofffreisetzung könnte nützlicher sein für die Behandlung von Menschen mit Krankheiten, die wiederkehrende Dosierung erfordern, wie Diabetes und Bluthochdruck.»

(L'essentiel/fee/sda)

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