Gefährliches Gift im Darm: Was ein Bakterium mit Darmkrebs zu tun hat

Ein Bakterium, das auch im Darm gesunder Menschen vorkommt, könnte an der Entstehung von Darmkrebs beteiligt sein. Wissenschaftler haben nun herausgefunden, wie ein von ihm produziertes Gift menschliche Darmzellen angreift. Eine weitere Entdeckung könnte langfristig neue Möglichkeiten zur Vorbeugung eröffnen.

Ein bakterielles Gift greift die Schutzbarriere des Darms an

Ein bestimmtes Darmbakterium steht schon länger im Verdacht, die Entstehung von Darmkrebs zu begünstigen. Jetzt ist Forschern der Johns Hopkins University ein wichtiger Durchbruch gelungen: Sie konnten erstmals einen entscheidenden Schritt aufklären, mit dem das Bakterium seine schädliche Wirkung auf die Darmschleimhaut entfaltet.

Im Mittelpunkt der Untersuchung steht Bacteroides fragilis. Dieses Bakterium gehört bei vielen Menschen zur natürlichen Darmflora. Bestimmte Varianten können jedoch ein Gift produzieren, das die schützende Zellschicht des Darms angreift. Die Folge können Entzündungsreaktionen und Veränderungen im Gewebe sein, die die Entstehung von Tumoren begünstigen. Die neuen Erkenntnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

Bereits seit mehreren Jahren beschäftigen sich Wissenschaftler mit dem sogenannten Bacteroides-fragilis-Toxin, kurz BFT. Frühere Untersuchungen hatten gezeigt, dass dieses Gift ein Protein namens E-Cadherin beschädigen kann. E-Cadherin erfüllt eine wichtige Funktion: Es hilft dabei, benachbarte Zellen miteinander zu verbinden und die Stabilität des Darmgewebes aufrechtzuerhalten. Wird dieses Protein angegriffen, kann die natürliche Schutzbarriere des Darms beeinträchtigt werden. Dadurch können Entzündungsprozesse entstehen, die langfristig ein Umfeld schaffen, in dem sich krankhafte Zellveränderungen leichter entwickeln können. Allerdings blieb eine entscheidende Frage lange unbeantwortet: Wie findet das bakterielle Gift überhaupt Zugang zu seinem Angriffspunkt?

Forscher entdecken das entscheidende Bindungsprotein

Um dieses Rätsel zu lösen, setzten die Wissenschaftler eine moderne Methode der Genforschung ein: das sogenannte CRISPR-Screening. Dabei können einzelne Gene gezielt ausgeschaltet werden, um herauszufinden, welche Funktionen sie im Körper erfüllen. Die Forscher untersuchten auf diese Weise Darmzellen und beobachteten, welche Veränderungen verhindern, dass das bakterielle Gift an die Zellen bindet. Dabei stießen sie auf ein Protein mit dem Namen Claudin-4.

Dieses Protein ist normalerweise an der Bildung sogenannter Tight Junctions beteiligt. Dabei handelt es sich um spezielle Verbindungen zwischen benachbarten Zellen, die helfen, die Darmbarriere abzudichten. Die Untersuchungen zeigten: Claudin-4 dient dem BFT-Gift als Andockstelle. Erst wenn das Gift an dieses Protein bindet, kann es seinen schädlichen Angriff auf E-Cadherin entfalten. Damit konnten die Forscher einen bislang unbekannten Schritt im Zusammenhang zwischen Darmbakterien und der Entstehung von Darmkrebs erklären.

Die Entdeckung könnte langfristig auch neue Behandlungsmöglichkeiten eröffnen. Nachdem die Forscher herausgefunden hatten, dass das bakterielle Gift das Protein Claudin-4 als Andockstelle nutzt, entwickelten sie einen molekularen Köder. Dieser soll das Toxin abfangen, bevor es die Darmzellen erreicht und dort Schäden verursacht. In Versuchen mit Mäusen zeigte sich ein vielversprechendes Ergebnis: Das künstlich hergestellte Köderprotein band das bakterielle Gift und verhinderte, dass es seine schädliche Wirkung auf das Darmgewebe entfalten konnte. Die Tiere waren dadurch besser vor den durch das Toxin verursachten Schäden geschützt.

Hoffnung auf neue Therapieansätze, aber noch kein Nachweis für eine wirksame Krebsprävention beim Menschen

Der neue Ansatz hat einen entscheidenden Vorteil: Er richtet sich gezielt gegen das schädliche bakterielle Gift, ohne die gesamte Darmflora anzugreifen. Das könnte langfristig besonders interessant sein, da viele Darmbakterien wichtige Funktionen für die Verdauung und das Immunsystem erfüllen. Statt das natürliche Gleichgewicht im Darm zu verändern, soll lediglich der krankheitsfördernde Mechanismus unterbrochen werden. Die Forscher hoffen, auf dieser Grundlage künftig neue Wirkstoffe entwickeln zu können, die das Toxin neutralisieren, bevor es die Darmschleimhaut schädigt. Damit könnte sich möglicherweise ein völlig neuer Ansatz ergeben, um bakterielle Prozesse zu beeinflussen, die an der Entstehung von Darmkrebs beteiligt sind.

Bis zu einer möglichen Anwendung beim Menschen ist es allerdings noch ein weiter Weg. Bislang wurde die Wirksamkeit des molekularen Köders in experimentellen Modellen und Tierversuchen untersucht. Ob sich die Ergebnisse auf den Menschen übertragen lassen und das Verfahren tatsächlich dazu beitragen kann, das Darmkrebsrisiko zu senken, müssen weitere Untersuchungen und klinische Studien erst zeigen.

Die Entdeckung ist dennoch ein wichtiger Fortschritt in der Krebsforschung. Sie verdeutlicht, dass nicht nur genetische Faktoren und äußere Einflüsse eine Rolle bei der Tumorentwicklung spielen, sondern auch bestimmte Mikroorganismen im Darm. Ein genaueres Verständnis dieser Zusammenhänge könnte künftig neue Möglichkeiten eröffnen, Erkrankungen früher zu erkennen und gezielter vorzubeugen.