Unser Verdauungstrakt ist von Billionen winziger Organismen besiedelt: den Bakterien der Darmflora. Diese Mikroben haben entscheidenden Einfluss auf unsere Gesundheit – auch auf die Gesundheit des Darms selbst, wie sich zunehmend zeigt. Doch welche Rolle spielen unsere mikrobiellen Mitbewohner für Krebserkrankungen des Verdauungsorgans? Während von dem Magenkeim Helicobacter pylori bekannt ist, dass er Magenkarzinome fördern kann, ist die Frage mikrobieller Auslöser beim Darmkrebs bisher weniger klar. Allerdings mehren sich in letzter Zeit die Hinweise auf eine Beteiligung von Bakterien: Studien zeigen, dass Patienten in Bezug auf die Zusammensetzung ihrer Darmflora oftmals charakteristische Auffälligkeiten aufweisen. Unter anderem kommen bei ihnen besonders häufig Bakterien vor, die karzinogene Substanzen produzieren können.
Zu diesen Mikroben gehören auch bestimmte Stämme von Escherichia coli. Diese Bakterien produzieren Colibaktin – einen toxischen Stoff, der die DNA schädigen und somit krankmachende Mutationen begünstigen kann. Ein direkter Zusammenhang zwischen diesen pks+ E. coli genannten Bakterien und dem Auftreten krebsauslösender Veränderungen im Erbgut wurde bisher allerdings noch nicht nachgewiesen. Genau das haben Cayetano Pleguezuelos-Manzano vom Hubrecht Institut in Utrecht und seine Kollegen nun nachgeholt: Um herauszufinden, wie sich eine Infektion mit diesen Mikroben auf die DNA auswirkt, züchteten sie zunächst Darm-Organoide in der Petrischale. Diese Miniaturnachbildungen des Verdauungsorgans setzten sie anschließend über einen Zeitraum von fünf Monaten wiederholt pks+ E. coli aus. Vor und nach der Behandlung sequenzierten sie das Genom der Organoide.
Charakteristische Signatur
Würde sich das Erbgut durch die bakterielle Infektion verändern? Tatsächlich offenbarten die Auswertungen: Die Epithelzellen der Mini-Därme wiesen doppelt so viele DNA-Schädigungen auf wie Kontrollorganoide, die mit harmlosen E. coli-Keimen behandelt worden waren. Doch nicht nur das: Die Wissenschaftler identifizierten bei diesen Zellen auch zwei charakteristische Muster in der DNA – eine Mutationssignatur, die das Colibaktin-Toxin wie ein Fingerabdruck hinterlassen hatte. Konkret handelte es sich um einen Austausch der DNA-Base Adenin zu einer der anderen drei möglichen Basen im Code der DNA und den Verlust eines einzelnen Adenins in langen Abschnitten von aufeinanderfolgenden Exemplaren dieser Base. Aus diesen Ergebnissen schließen die Forscher, dass Colibaktin-produzierende Bakterien potenziell krankmachende Mutationen in Darmzellen verursachen können. Doch lassen sich diese genetischen Veränderungen tatsächlich auch vermehrt bei Darmkrebspatienten finden? Dies untersuchten die Forscher an Proben von zwei unabhängigen Patientengruppen. Insgesamt analysierten sie dabei die Genome von 5.876 Tumoren unterschiedlicher Krebsarten – darunter viele Darmtumore.
