Seit fast einem halben Jahrhundert, beginnend in den 1890er Jahren, injizierte William B. Coley im Memorial Hospital in New York City Tausende seiner Patienten mit inoperablem Krebs im Spätstadium mit Streptokokken. Es funktionierte. In den meisten Fällen schrumpfte das Verfahren ihre Tumore, und ein Patient lebte noch 26 Jahre, bevor er an einem Herzinfarkt starb. Aber mehrere andere starben an einer bakteriellen Infektion.
Seitdem wird an bakteriellen Krebstherapien geforscht. Wissenschaftler des MIT und der University of California in San Diego haben jedoch eine neue Verwendung für Bakterien gefunden - Krebs zu erkennen, anstatt ihn zu behandeln.
Die Studie des Teams, die im Mai in der Fachzeitschrift Science Translational Medicine veröffentlicht wurde, erklärt, wie sie einen E. coli- Bakterienstamm, Nissle 1917, genetisch verändern, sodass er, wenn er auf Tumore in der Leber trifft, ein Lumineszenzenzym freisetzt, das sich in Urinproben zeigt.
"Wir haben diese Probiotika speziell so programmiert, dass sie ein Molekül bilden, das die Farbe Ihres Urins ändert, um auf das Vorhandensein von Krebs hinzuweisen", sagt Tal Danino, einer der Hauptautoren des Papiers.
Ein Motherboard, das mit programmierbaren probiotischen Bakterien mikrostrukturiert wurde, wurde im Bhatia-Labor entwickelt. Die blauen Linien bestehen aus Punkten aus Bakterien. (Tal Danino und Vik Muniz) Sie entwickelten Nissle 1917 - dasselbe Probiotikum, das häufig in Joghurt enthalten ist, um Ihren Verdauungstrakt in Bewegung zu halten -, um ein natürlich vorkommendes Enzym namens lacZ zu produzieren, wenn Tumore in der Leber vorhanden sind. Außerdem injizierten sie Labormäusen ein Molekül aus Galactose und Luciferin, dem Lumineszenzprotein, das Glühwürmchen produzieren. Luciferin leuchtet nicht, wenn es an den Zucker gebunden ist, aber wenn Krebs vorhanden ist, trifft das lacZ auf die Moleküle und spaltet die Galactose vom Luciferin ab. Das Luciferin leuchtet dann und verlässt den Körper im Urin.
Andere Krebsdiagnostiker haben Urintests durchgeführt, insbesondere bei Blasen- und Prostatakrebs. Sie sind jedoch nicht weit verbreitet, da sie möglicherweise eine geringe Empfindlichkeit aufweisen und einige Krebsarten übersehen.
"Das Signal, das wir am häufigsten verwendeten, war ein Lumineszenz-basiertes Signal, das mit einem einfachen Luciferase-Assay getestet werden konnte - stellen Sie sich hier einen Labortest vor - oder visuell vereinfacht werden konnte", sagt Sangeeta Bhatia, eine der leitenden Autoren des Papiers und Professor für Gesundheitswissenschaften, Elektrotechnik und Informatik am MIT.
"Es besteht ein großer klinischer Bedarf für die Erkennung von Lebermetastasen im Frühstadium, da es viele Methoden gibt, um diese im Frühstadium zu behandeln", sagt sie. Die Überlebensraten sind signifikant höher, wenn der Krebs frühzeitig erkannt wird. Sie beschlossen, dass eine orale Verabreichung am besten funktioniert, da die Leberportalvene die Bakterien direkt vom Verdauungstrakt zur Leber transportiert. Nissle ist so verbreitet, dass sie es in flüssiger Form bei Amazon bestellen konnten.
Die Leber spielt eine wichtige Rolle bei der Krebserkennung, da dort viele schwere Krebsarten wie Brustkrebs und Dickdarmkrebs metastasieren. Es ist ein entscheidender Indikator, aber auch schwierig, da es schwierig sein kann, mit herkömmlichen Erkennungsmethoden wie CT-Scans oder MRTs gute Bilder davon zu erhalten.
"Es ist auch wichtig, weil Bakterien auf natürliche Weise in die Leber gelangen, damit sie diese Metastasen besiedeln können", sagt Bhatia. Laut dem Bericht „besiedelten die probiotischen Bakterien in Tests an Mäusen mit Dickdarmkrebs, der sich auf die Leber ausgebreitet hat, fast 90 Prozent der metastasierten Tumoren.“
Bhatia und ihre Teamkollegen wollten ursprünglich Bakterien zur Krebsbehandlung einsetzen, wechselten jedoch den Modus, um an der Diagnosetechnik zu arbeiten. Während sie weiterhin über eine Bakterientherapie nachdenken, verfeinern sie diesen Test.
"Wir arbeiten daran, den Transport dieser Probiotika aus dem Darm in die Leber zu verstehen und festzustellen, welche anderen Krebsarten mit diesem Ansatz verwendet werden können", sagt Bhatia.
