Stoffwechselprodukte von Darmbakterien können die Wirksamkeit von Tumortherapien positiv beeinflussen

Bestimmte Stoffwechselprodukte von Bakterien aus dem Darm machen Immunzellen aggressiver, wie eine neue Studie von Wissenschaftlern aus Würzburg und Marburg zeigt. Die Erkenntnisse könnten helfen, Krebstherapien zu verbessern.

Es wird angenommen, dass es an der Entstehung chronisch entzündlicher Darmerkrankungen beteiligt ist. Diabetes auslösen, für Fettleibigkeit verantwortlich sein, auch neurologische Erkrankungen wie Multiple Sklerose und Parkinson könnten hier ihre Ursachen haben – von Depressionen und autistischen Störungen ganz zu schweigen. Die Rede ist vom Mikrobiom – der riesigen Ansammlung von Bakterien im menschlichen Darm. Es wird geschätzt, dass jeder Mensch etwa 100 Billionen Bakterienzellen in seinem Verdauungstrakt trägt. gehören zu mehreren tausend Arten.

Das Mikrobiom steht seit 20 Jahren im Fokus der Forschung – seitdem eine neue Technik es ermöglicht, diese Bakterien schnell und präzise zu analysieren:die Hochdurchsatz-Sequenzierung. Seit damals, Es gibt immer mehr Erkenntnisse, dass das Mikrobiom, das manchmal auch als zweites menschliches Genom bezeichnet wird, ist nicht nur für die Verdauung von zentraler Bedeutung, aber auch Einflüsse, wenn nicht kontrolliert, zumindest eine Vielzahl von Körperfunktionen. Besonders häufig wird das Immunsystem genannt.

Das Mikrobiom beeinflusst das Immunsystem

Wissenschaftlern der Universitäten Würzburg und Marburg ist es nun erstmals gelungen, experimentell nachzuweisen, dass bakterielle Stoffwechselprodukte die zytotoxische Aktivität bestimmter Immunzellen steigern und damit die Effizienz von Tumortherapien positiv beeinflussen können. Im Idealfall, über die Zusammensetzung der Bakterienspezies im Mikrobiom könnte deren Einfluss auf den Therapieerfolg gesteuert werden.

Das Forschungsteam veröffentlichte die Ergebnisse seiner Studie in der Zeitschrift Naturkommunikation . Dr. Maik Luu, Postdoc im Labor von Professor Michael Hudecek an der Medizinischen Klinik und Poliklinik II des Universitätsklinikums Würzburg, war für den Fund verantwortlich. Ein weiterer Teilnehmer war Professor Alexander Visekruna vom Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene der Philipps-Universität Marburg, wo Luu forschte, bevor er nach Würzburg zog.

Fettsäuren steigern die Aktivität von Killerzellen

„Wir konnten zeigen, dass die kurzkettigen Fettsäuren Butyrat und bestimmtes, Pentanoate können die zytotoxische Aktivität von CD8-T-Zellen erhöhen, „Maik Luu beschreibt das zentrale Ergebnis der jetzt veröffentlichten Studie. CD8-T-Zellen werden manchmal auch als Killerzellen bezeichnet. Als Teil des Immunsystems Ihre Aufgabe ist es, für den Organismus schädliche Zellen gezielt abzutöten.

kurzkettige Fettsäuren, im Gegenzug, gehören zu den dominantesten Metaboliten des Darmmikrobioms. Einerseits, sie können den Stoffwechsel von T-Zellen ankurbeln, indem sie zentrale Regulatoren des Energiestoffwechsels induzieren. Auf der anderen Seite, sie können bestimmte Enzyme hemmen, die die Zugänglichkeit zum Erbgut und damit die Genexpression in den T-Zellen regulieren. Dabei sie induzieren epigenetische Veränderungen.

Solide Tumormodelle werden effektiver bekämpft

Wenn kurzkettige Fettsäuren CD8-T-Zellen umprogrammieren, Eines der Ergebnisse ist eine erhöhte Produktion von entzündungsfördernden und zytotoxischen Molekülen."

Dr. Maik Luu, Forscher

Im Versuch, Die Behandlung mit der Fettsäure Pentanoat erhöhte die Fähigkeit tumorspezifischer T-Zellen, solide Tumormodelle zu bekämpfen. „Den gleichen Effekt konnten wir bei der Bekämpfung von Tumorzellen mit sogenannten CAR-T-Zellen beobachten. “, sagt der Wissenschaftler.

CAR-T-Zellen werden als "chimäre Antigenrezeptor-T-Zellen" ausgeschrieben. Während normale T-Zellen für Tumorzellen weitgehend "blind" sind, CAR-T-Zellen sind in der Lage, spezifische Zielantigene auf der Tumoroberfläche zu erkennen und die Krebszellen durch eine genetische Veränderung zu zerstören. Michael Hudecek ist einer der führenden Experten auf dem Gebiet der CAR-T-Zellforschung.

Gezielte Steuerung über die Zusammensetzung des Mikrobioms

„Die Ergebnisse sind ein Beispiel dafür, wie Metaboliten von Darmbakterien den Stoffwechsel und die Genregulation unserer Zellen verändern und damit die Effizienz von Tumortherapien positiv beeinflussen können“, " sagt Maik Luu. Insbesondere der Einsatz von CAR-T-Zellen gegen solide Tumore könnte davon profitieren.

In diesen Fällen, Die Therapie mit gentechnisch veränderten Zellen ist bisher deutlich weniger wirksam als die Behandlung von hämatologischen Tumoren wie Leukämie. Dies könnte sich ändern, wenn die CAR-T-Zellen vor der Anwendung bei Patienten mit Pentanoat oder anderen kurzkettigen Fettsäuren behandelt würden. hoffen die Wissenschaftler.

Dieser Effekt könnte über die Zusammensetzung der bakteriellen Darmbesiedelung gezielt ausgenutzt werden – zumal Luu und die anderen Studienbeteiligten auch den essentiellen Pentanoat-Produzenten der Darmflora identifizieren konnten:das Bakterium Megasphaera massiliensis.

Ein langer Weg bis zur klinischen Anwendung

Jedoch, Bis die neuen Erkenntnisse zu neuen Therapien für Krebspatienten führen, ist es noch ein weiter Weg. In einem nächsten Schritt, wird das Forschungsteam zunächst das Spektrum der untersuchten Tumorerkrankungen erweitern und neben anderen soliden Tumoren, schauen Sie sich auch hämatologische Tumorerkrankungen wie das Multiple Myelom an. Zusätzlich, sie will die Funktionsweise kurzkettiger Fettsäuren intensiver untersuchen, um Ansatzpunkte für gezielte genetische Veränderungen zu identifizieren.

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