Zusammenfassung:
Wissenschaftler haben herausgefunden, dass die Zusammensetzung der Bakterien im Speichel wichtige Hinweise auf eine tödliche Form von Speiseröhrenkrebs verbergen könnte. Forscher aus Südafrika und den Vereinigten Staaten haben ein Vorhersagemodell entwickelt, das Patienten mit Speiseröhrenkrebs von Patienten ohne Krebs unterscheidet, indem sie Mikroorganismen im Speichel der Patienten analysieren und diese mit maschineller Lerntechnologie kombinieren. Forschungsergebnisse zeigen, dass der Erkennungseffekt eines Modells, das auf oralen mikrobiellen Merkmalen basiert, besser ist als der eines Modells, das ausschließlich auf klinischen Informationen und demografischen Merkmalen basiert. Diese Studie liefert neue Ideen für die Entwicklung einfacher, kostengünstiger Hilfs-Screening-Tools.
Diese Studie wurde gemeinsam von Wissenschaftlern des Sydney Brenner Institute of Molecular Biosciences an der University of the Witwatersrand in Südafrika und der Columbia University in den Vereinigten Staaten durchgeführt. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Communications Medicine veröffentlicht. Die Krankheit, auf die sich die Studie konzentriert, ist das Plattenepithelkarzinom des Ösophagus (ESCC), eine häufige Form von Speiseröhrenkrebs, die in Teilen Ost- und Südafrikas sowie in einigen Gebieten Chinas und Irans häufiger auftritt. Wissenschaftler versuchen seit langem zu erklären, warum sich die Krankheit in bestimmten geografischen Gebieten häuft, wobei die dahinter stehenden genetischen, umweltbedingten und Lebensstilfaktoren noch nicht vollständig geklärt sind.
Es gibt einige Unterschiede zwischen dem Plattenepithelkarzinom des Ösophagus und einer anderen Art von Speiseröhrenkrebs, dem Adenokarzinom des Ösophagus. Letzteres hängt eindeutig mit Faktoren wie saurem Reflux und Fettleibigkeit zusammen, während der pathogene Mechanismus des ersteren komplexer ist und die bekannten Risikofaktoren nicht ausreichen, um alle Fälle zu erklären. Die Forscher wiesen darauf hin, dass dieser Krebs auch früher auftreten kann, wobei das Durchschnittsalter der Patienten bei der Diagnose bei etwa 50 Jahren liegt und etwa 18 % der Patienten vor dem 40. Lebensjahr an der Krankheit erkranken.
Frühere Untersuchungen haben ergeben, dass Faktoren wie Rauchen, starker Alkoholkonsum, ländliches Wohnumfeld, geringere Bildung und die Verwendung von Biomasse oder anderen Haushaltsbrennstoffen alle mit dem Risiko eines Plattenepithelkarzinoms der Speiseröhre verbunden sind. Diese Faktoren können jedoch immer noch nicht vollständig erklären, warum in einigen Gebieten höhere Inzidenzraten auftreten und warum manche Menschen, die keine offensichtliche relevante Expositionserfahrung haben, auch krank werden.
Um nach neuen Krankheitsmarkern zu suchen, richtete das Forschungsteam seine Aufmerksamkeit auf das orale Mikrobiom, die Gemeinschaft von Mikroorganismen wie Bakterien, die im Mund leben. Die Forscher sequenzierten bakterielle DNA in Speichelproben und fanden signifikante Unterschiede in der Bakterienzusammensetzung zwischen Patienten mit Plattenepithelkarzinomen der Speiseröhre und Kontrollpersonen ohne Krebs. Weitere Analysen ergaben, dass einige Bakterien häufiger im Speichel der Patienten vorkamen, darunter Fusobacterium nucleatum. Dieses Bakterium hat bereits in anderen Studien zum Thema Krebs Beachtung gefunden.
Das Forschungsteam nutzte dann Bakteriensequenzierungsdaten und Methoden des maschinellen Lernens, um ein Vorhersagemodell zur Unterscheidung von Patienten und Kontrollpersonen zu erstellen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Einbeziehung oraler mikrobieller Signaturen zu besseren Unterscheidungsfähigkeiten führte als Modelle, die nur klinische und demografische Informationen verwendeten. Dies bedeutet, dass die bakterielle Zusammensetzung des Speichels eine ergänzende Information zu bestehenden Risikobewertungsmethoden sein kann.
Die Forscher betonten jedoch, dass die aktuellen Ergebnisse nicht beweisen, dass diese Bakterien direkt Speiseröhrenkrebs verursachen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass Veränderungen in der Bakterienzusammensetzung tatsächlich die Folge von Krebs sind. Wenn beispielsweise Tumore allmählich wachsen, kann die Speiseröhre zusammengedrückt werden, was die Nahrungspassage erschwert und die Schluckfunktion beeinträchtigt. Diese Veränderungen können indirekt die mikrobielle Umgebung im Mund verändern.
Auch wenn bakterielle Veränderungen einfach die Folge einer Krankheit sind, können sie von klinischem Wert sein. Eine Obstruktion der Speiseröhre entwickelt sich in der Regel schleichend, und Veränderungen im Körper können schon seit einiger Zeit eingetreten sein, bevor der Patient mit schweren Schluckbeschwerden ins Krankenhaus geht. Wenn mikrobielle Signaturen im Speichel diese Veränderungen widerspiegeln könnten, hätten Ärzte die Möglichkeit, Personen, die weitere Tests benötigen, früher zu identifizieren und rechtzeitig Endoskopien zu planen.
Die Forscher glauben daher, dass sie in Zukunft versuchen können, Speicheltests oder Mundabstrichtests zu entwickeln, um Menschen zu identifizieren, die eine Endoskopie der Speiseröhre benötigen, insbesondere in Gebieten, in denen die medizinischen Ressourcen unzureichend sind und fachärztliche Untersuchungen nicht leicht verfügbar sind. Es wird erwartet, dass dieser Ansatz die Kosten für die Erstuntersuchung senkt und den Gesundheitssystemen dabei hilft, die Testressourcen rationaler zu verteilen. Allerdings hat sich das aktuelle Modell noch nicht als ausgereiftes Mittel zur Krebsfrüherkennung etabliert, und Speicheltests können formale Diagnosemethoden wie die Endoskopie nicht ersetzen.
Als nächstes muss das Forschungsteam auch die Zuverlässigkeit des Modells in einer unabhängigen Population überprüfen. Das orale Mikrobiom wird durch die geografische Umgebung, Ernährungsgewohnheiten und andere Umweltfaktoren beeinflusst, sodass ein in einer Region erstelltes Vorhersagemodell möglicherweise nicht direkt auf andere Populationen anwendbar ist. Die Forscher planen, Patienten, bei denen ein Plattenepithelkarzinom der Speiseröhre diagnostiziert wurde, mit gesunden Menschen und Menschen mit einer gutartigen Speiseröhrenerkrankung weiter zu vergleichen. Da einige gutartige Erkrankungen auch Dysphagie verursachen können, können diese Vergleiche dabei helfen, festzustellen, ob die bakterielle Signatur mit dem Krebs selbst zusammenhängt oder ob sie allgemeinere Veränderungen wie eine Verstopfung der Speiseröhrenpassage widerspiegelt.
Unterdessen suchen Forscher immer noch nach genetischen und umweltbedingten Hinweisen hinter dieser Krebserkrankung. Eine Forschungsrichtung ist die Analyse der genetischen Mutationssignatur in Tumorzellen. Bestimmte Chemikalien, Schadstoffe, Rauch oder Wasserverschmutzung können erkennbare Schadensmuster in der DNA hinterlassen. Durch die Analyse der Signaturen dieser Mutationen können Wissenschaftler möglicherweise die mit der Krankheit verbundenen Umweltfaktoren weiter aufspüren und erklären, warum die Raten in bestimmten Gebieten besonders hoch sind.
Diese Forschung befindet sich noch in der Sondierungsphase. Seine Bedeutung liegt in der Entdeckung des Zusammenhangs zwischen mikrobiellen Eigenschaften des Speichels und Plattenepithelkarzinomen des Ösophagus und bietet eine Grundlage für die anschließende Entwicklung nicht-invasiver Hilfs-Screening-Methoden. Ob es in Zukunft in ein praktisches klinisches Instrument umgewandelt werden kann, hängt auch von einer unabhängigen Populationsvalidierung, der Bewertung der Testgenauigkeit und der Fähigkeit ab, Störungen durch andere Erkrankungen der Speiseröhre und Umweltfaktoren auszuschließen. Wenn Speicheltests bei dieser Art von Krebs, der oft erst nach Fortschreiten der Krankheit entdeckt wird, den Ärzten letztendlich dabei helfen können, Personen zu identifizieren, die einer weiteren Untersuchung bedürfen, wird dies hoffentlich eine praktischere Zusatzmethode für die Krankheitsvorsorge in Hochrisikogebieten darstellen.
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