Eine neue Art von Therapie, die von den Bakterien in Tumoren inspiriert ist, bietet einen völlig anderen Ansatz zur Krebsbekämpfung – nicht um die Krebszellen selbst frontal zu bekämpfen, sondern um gezielt das Energieproduktionssystem anzugreifen, auf das sie zum Überleben angewiesen sind. Ein Forschungsteam der University of Illinois in Chicago hat Strategien von Bakterien in der Tumormikroumgebung übernommen, um ein experimentelles Krebsmedikament zu entwickeln, das das Tumorwachstum hemmt, indem es die Mitochondrienfunktion von Krebszellen zerstört.
In Prostatakrebsmodellen ist diese Therapie besonders wirksam, wenn sie in Kombination mit einer konventionellen Strahlentherapie eingesetzt wird, wodurch das Tumorwachstum deutlich gebremst wird. Im Mittelpunkt der Studie steht ein im Labor synthetisiertes Peptid namens aurB, das von einem bakteriellen Protein abgeleitet ist, das beim Eindringen in Krebszellen Mitochondrien angreift, die „Kraftwerke“ der Zelle, die für die Energieproduktion verantwortlich sind. Wenn die Energieversorgung unterbrochen wird, ist es für Tumorzellen schwierig, weiter zu überleben und sich auszudehnen. Die entsprechenden Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Signal Transduction and Targeted Therapy“ veröffentlicht.
Forschungsleiter Tohru Yamada, außerordentlicher Professor in der Abteilung für Chirurgie und Biomedizintechnik der University of Illinois in Chicago und Mitglied des University of Illinois Cancer Center, sagte, dass Mitochondrien für das Überleben der Zellen von entscheidender Bedeutung sind und dass viele Krebszellen ihre Anzahl und Aktivität erheblich ändern, um ein schnelles und invasives Wachstum zu erreichen, sodass Mitochondrien selbst ein attraktives therapeutisches Ziel darstellen. Die wissenschaftliche Gemeinschaft weiß seit langem, dass Bakterien in Tumorgeweben als Teil der Tumormikroumgebung vorkommen. In den letzten Jahren haben Forscher damit begonnen, die molekularen Antikrebsressourcen, die diese Mikroorganismen möglicherweise enthalten, systematisch zu erforschen.
Zuvor hatte Yamadas Team entdeckt, dass eine Art bakterielles Protein namens Coeruloplasmin (Cupredoxin) das Tumorwachstum hemmen kann. Diese Art von Protein enthält Kupfer und kann Elektronen zwischen Proteinen übertragen. Das Team entwickelte auf diesem Protein basierende Peptidmedikamente und führte umfangreiche Tests in klinischen Studien bei Erwachsenen, bei Hirntumoren bei Kindern und anderen Studien durch. Dieser frühe Medikamentenkandidat beruht jedoch auf der Funktion des Tumorsuppressor-Gens p53, das bei verschiedenen Krebsarten häufig verschiedene Mutationen aufweist und dessen Funktionsstatus stark variiert, was dazu führt, dass das Medikament bei einigen Patienten wirksam und bei anderen nur begrenzt wirksam ist. Um diese Einschränkung zu beseitigen, begann das Forschungsteam mit der Suche nach neuen Antikrebsfaktoren, die „unabhängig von der p53-Funktion“ sind.
Zu diesem Zweck wandten sich die Forscher bakteriellen Proteinen zu, die direkt auf Mitochondrien wirken, und fanden schließlich ein weiteres Coeruloplasmin, das über den mitochondrialen Weg wirkt. In der neuesten Studie analysierte das Team Tumorproben von Brustkrebspatientinnen, sequenzierte die darin enthaltenen Bakteriengemeinschaften und stellte fest, dass ein Bakterium auffiel, weil es eine Art Coeruloplasmin namens Auracyanin trug, das funktionell den zuvor untersuchten Proteinen ähnelte. Basierend auf diesem Protein entwickelten Wissenschaftler ein neues Peptid-Medikament aurB.
In Laborzellexperimenten gelang es aurB, in die Mitochondrien von Tumorzellen einzudringen und sich an ein Schlüsselenzym, die ATP-Synthase, zu binden, wodurch die Produktion von ATP, der wichtigsten Energiewährung der Zelle, gestört wurde. Das Team testete aurB in Zelllinien ohne aktives p53 und in Mausmodellen von Prostatakrebs, die nicht mehr auf eine Hormontherapie ansprachen. Die Ergebnisse zeigten, dass aurB in Kombination mit einer Standardtherapie für Prostatakrebs – Strahlentherapie – das Tumorwachstum deutlich hemmte, ohne dass offensichtliche Anzeichen einer Toxizität auftraten. Yamada wies darauf hin, dass diese Kombinationstherapie die Antitumoraktivität des Peptids erheblich steigerte und auch im klassischen Modell der Schienbeinmetastasierung eine signifikante Verringerung des Tumorvolumens beobachtet wurde. Die präklinischen Daten sind ermutigend.
Derzeit hat das Forschungsteam mit Unterstützung des Office of Technology Management der University of Illinois in Chicago ein Patent für aurB angemeldet und prüft Möglichkeiten, diese Therapie in klinische Studien am Menschen voranzutreiben. Yamada erforscht außerdem weiter die bakteriellen Ressourcen, um nach weiteren Kandidatenmolekülen zu suchen, die in Krebsmedikamente umgewandelt werden können. Er glaubt, dass Auracyanin nur die Spitze des Eisbergs eines potenziellen „Arzneimittelschatzes“ ist. „Es gibt viele andere bakterielle Proteine, die das Potenzial haben, eine Quelle für Krebsmedikamente zu sein“, sagte er. „Wir haben einfach noch nicht alle ausprobiert.“