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Verlagsspezial

: Die Bedeutung des Mikrobioms für die Krebstherapie

Eine gewaltige Vielfalt an Mikroorganismen besiedelt den menschlichen Darm. Sie spielen auch bei Krebserkrankungen eine Rolle. Bild: Alex/Adobestock

Darmbakterien sind aus gutem Grund in den Fokus der Wissenschaft gerückt. Ein fehlgeleitetes Mikrobiom kann die Entstehung von Tumoren und Metastasen fördern. Auch sind Bakterien in der Lage, die Wirksamkeit von Krebsmedikamenten zu beeinflussen. Hier ergeben sich neue Möglichkeiten, die Therapien zu verbessern.

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          Mikrobiota sind vor allem bakterielle Lebewesen, die einen Organismus an verschiedenen Stellen wie Verdauungstrakt, Haut, Mundhöhle, Nasennebenhöhlen oder Lunge besiedeln. Die Gesamtheit der genetischen Information dieser Mikrobiota bezeichnen Wissenschaftler als Mikrobiom. Dessen Erforschung hat in den vergangenen Jahren einen Aufschwung erlebt – nicht zuletzt dadurch, dass es erst seit etwa zehn Jahren möglich ist, über entsprechende Technologien wie Sequenzierungsverfahren und Bioinformatik diese komplexe Welt zu untersuchen.

          Besonders die Darmbakterien sind inter­essante Studienobjekte. Im menschlichen Verdauungstrakt lebt etwa ein Kilogramm solcher Keime. Umgerechnet sind das 40 Billionen Mikroorganismen aus etwa 5000 verschiedenen Familien. Anders formuliert: Der Körper beheimatet etwa gleich viele Bakterien wie Zellen, und die genetische Information der Keime ist um den Faktor zehn höher als die des Menschen. Die physiologischen Funktionen der Mikroorganismen sind mannigfaltig. Sie reichen von Verdauungsprozessen über verschiedene andere Stoffwechselfunktionen bis hin zu einem funktionierenden Immunsystem. Nur wenn das mikrobielle System in seiner Zusammensetzung intakt ist und vor allem auch im Einklang mit dem Körper, seinem Wirt, steht, bleibt der Mensch gesund.


          Pathogene Darmkeime fördern Dickdarmkrebs

          Prinzipiell ist diese Keimwelt also nützlich. Dies kann sich aber im Lauf eines Lebens ändern. So deuten zahlreiche Studien vermehrt darauf hin, dass eine gestörte Zusammensetzung der Darmbakterien, insbesondere wenn potentiell gefährliche Keime den Verdauungstrakt überwuchern, krank macht. Das bedeutet, es entstehen im Körper sogenannte Pathobionten – also krankmachende Mikroorganismen –, und das funktionierende System gerät außer Kontrolle. Forscher vermuten, dass diese Pathobionten bei zum Beispiel Autoimmun- und Krebserkrankungen eine Rolle spielen könnten.

          Da der Verdauungstrakt mit Abstand die größte Menge an Keimen enthält, ist zu erwarten, dass das Mikrobiom vor allem bei Magen-Darm-Erkrankungen eine zentrale Bedeutung einnimmt. Allen voran Dickdarmkrebs, eine der häufigsten bösartigen Erkrankungen des Menschen. Diese Tumorart tritt mit steigendem Alter vermehrt auf. Daher empfehlen Experten ab dem 50. Lebensjahr eine Vorsorge­untersuchung mittels Darmspiegelung, um entsprechende Vorformen zu erkennen und frühzeitig entfernen zu können.

          Im Dickdarm ist die Konzentration der Keime am höchsten. In der Tat stellten Wissenschaftler in den vergangenen Jahren faszinierende Zusammenhänge zwischen der Mikrobiota und Tumoren im Dickdarm her. Sie demonstrierten, dass bestimmte Keime wie Fusobacterium nucleatum oder Bacteroidis fragilis in der Lage sein könnten, das Tumorwachstum zu fördern, indem sie bestimmte Toxine freisetzen. Besonders überraschend war, dass bakterielle Bestandteile sogar in Absiedelungen der Leber, also in Metastasen, nachgewiesen wurden. Das wiederum bedeutet, dass Mikroorganismen möglicherweise auch den Prozess der Metastasierung befeuern. Zudem lassen die Ergebnisse zahlreicher großer internationaler Studien vermuten, dass sich die Zusammensetzung der Mikrobiota im Verlauf einer Krebs­erkrankung verändert.

          Aber nicht nur bei Dickdarmtumoren könnten die Mikrobiota eine zentrale Rolle spielen, sondern auch bei anderen bösartigen Erkrankungen des Verdauungstraktes, zum Beispiel Bauchspeicheldrüsenkrebs. Hier stellten Forscher erst kürzlich fest, dass sich Bakterien aus der Mikrobiota im Tumor  anreichern und damit möglicherweise zu
          dessen Entstehung beitragen. Diese Erkenntnis ist wichtig, da Bauchspeicheldrüsenkrebs bei vielen Patienten rasch zum Tode führt und ein besseres Verständnis der Krebsbiologie dazu beitragen kann, wirksamere Therapien zu etablieren.


          Konkrete Mechanismen sind noch zu erforschen

          Ein immer spannender werdender Bereich ist die Interaktion verschiedener Medikamente mit dem Mikrobiom, darunter auch Präparate gegen Krebs. Es gibt zunehmend wissenschaftliche Daten, die zeigen, dass das Mikrobiom klassische Krebsmedika­mente verstoffwechselt und zu ihrer Wirkung beiträgt. Einer der wohl faszinierendsten Aspekte der vergangenen Jahre: Darmkeime können scheinbar beeinflussen, wie effektiv moderne Behandlungsmethoden, beispielsweise Immuntherapien, sind.

          Bereits vor einigen Jahren demons­trierten Forscher in tierexperimentellen Arbeiten, dass ein intaktes Darmmikrobiom notwendig ist, damit eine Immuntherapie bei Tumoren im Mausmodell wirksam sein kann. Geraten die Darmbakterien aus dem Gleichgewicht, zum Beispiel nach der Gabe bestimmter Antibiotika, so ist die Therapie weniger effektiv. Zahlreiche hochrangig publizierte Forschungsarbeiten aus den vergangenen Jahren zeigten ähnliche Zusammenhänge auch beim Menschen. So hängt die Wirksamkeit einer intravenös oder subkutan – unter die Haut – verabreichten Immuntherapie beim Melanom am Zielort von der Zusammensetzung des Darm­mikrobioms ab. Welche Mechanismen dahinterstecken, wissen Forscher bis heute nicht, und weitere klinische Studien müssen durchgeführt werden, um dies zu klären – dennoch sind diese Aspekte höchst faszinierend, denn sie suggerieren, dass das Darmmikrobiom die Immunantwort gegen einen Tumor mitsteuern kann.


          Immuntherapien durch Probiotika verbessern?

          Bestimmte Bakterienstämme der Darmmikrobiota scheinen für die Wirksamkeit einer Immuntherapie besonders relevant zu sein. In diesem Zusammenhang stießen Wissenschaftler auf einen Keim namens Akkermansia muciniphila, ein Bakterium, das der niederländische Mikrobiologe Willem de Vos vor vielen Jahren entdeckte. Dieser Keim ist für die Gesundheit höchst relevant, denn er macht etwa drei bis vier Prozent der Darmmikrobiota aus und steuert viele Immun- und Stoffwechselprozesse im Körper. Diese Erkenntnisse weckten große Hoffnungen: Ist es eventuell möglich, die Wirksamkeit von Krebstherapien weiter zu verbessern, indem Darmmikrobiota gezielt manipuliert werden? Gelingen könnte dies in der Tat, indem Patienten beispielsweise neue Probiotika erhalten, die nützliche Keime wie Akkermansia muciniphila beinhalten. Oder auch durch eine Stuhltransplantation, bei der Spenderstuhl, angereichert mit gesunden Keimen, auf einen Empfänger mit gestörter Darmflora übertragen wird.
          Es lässt sich festhalten, dass die faszinierenden neuen Erkenntnisse der vergangenen Jahre einen völlig neuen Blick auf Krebserkrankungen ermöglicht haben. Sie bergen das Potential, ­zukünftige ­Therapien zu verbessern. Bakterien, aber möglicher­weise auch Viren aus dem menschlichen Körper spielen damit sowohl bei der ­Entstehung als auch Behandlung vieler Krebs­erkrankungen vermutlich eine zentrale Rolle. Wie bedeutsam Krankheitserreger generell für den Menschen sind und welche Auswirkungen sie global haben können, wird der Welt ja gerade in diesen Tagen mit der SARS-CoV-2-Pandemie eindrucksvoll vor Augen geführt.

          Univ.-Professor Dr. med. Herbert Tilg leitet die Universitätsklinik für Innere Medizin I an der Medizinischen Universität Innsbruck.

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