Darmkeime als Auslöser

Bakteriophagen: Auch Viren können Darmkrebs verursachen

Bestimmte Viren in unserer Darmflora könnten die Entstehung von Darmkrebs begünstigen. Diese neu entdeckten Bakteriophagen kommen bei Darmkrebspatienten signifikant häufiger vor als bei gesunden Menschen, wie Forscher entdeckt haben.

Von Markus Brauer

Wer bei einem ganz normalen Arztbesuch mit der Diagnose Krebs konfrontiert wird, ist schockiert. Warum gerade ich? Habe ich zu viel geraucht, mich ungesund ernährt, zu wenig bewegt, zu viel Stress gehabt? Allgemeiner gefragt: Welchen Einfluss haben Lebensstil, Umwelteinflüsse, Stress und Gene auf die Entstehung bösartiger Tumore?

Hälfte der Erkrankten stirbt

Jedes Jahr erleben rund 500.000 Menschen in Deutschland einen solchen Schockmoment. Während bei den einen Operationen, Behandlungen und Therapien das Leben verlängern oder den Krebs sogar besiegen können, sterben andere an der Tumorerkrankung.

Allein an Darmkrebs erkranken rund 55.000 Menschen jedes Jahr in Deutschland, mehr als 20.000 sterben daran. Dabei ist Dickdarmkrebs die weltweit dritthäufigste Krebsart. Für rund die Hälfte der Betroffenen endet die Erkrankung tödlich. Immer mehr Menschen sind von dieser Tumorart betroffen, vor allem bei jungen Menschen und in westlichen Ländern nehmen die Fallzahlen zu.

Immer mehr Menschen von Dickdarmkrebs betroffen

Immer mehr jüngere Menschen erkranken an Darmkrebs. Die Ursachen sind mannigfaltig: Zu rund 80 Prozent gelten jedoch vermeidbare Faktoren wie Lebensstil, Übergewicht und Ernährung als mögliche Auslöser. In jüngster Zeit rückt dabei vor allem die Darmflora in den Fokus. Sie weist bei Darmkrebspatienten auffällige Veränderungen auf.

„Wegen der schieren Größe und Komplexität des Darm-Mikrobioms ist es jedoch sehr schwer, die genauen Unterschiede zwischen Darmkrebspatienten und Gesunden zu bestimmen“, erklärt Flemming Damgaard von der Universität University of Southern Denmark in Sønderborgim im Fachjournal „Communications Medicine“.

Manche Escherichia-coli-Bakterien produzieren Giftstoffe

Einige der mutmaßlich krebsfördernden Darmbakterien sind pks+ E. coli-Stämme, die bei Patienten mit Darmkrebs auffällig häufig vorhanden sind, aber auch bei einigen gesunden Menschen vorkommen. Diese Bakterien produzieren nachweislich einen Giftstoff namens Colibactin, der an die menschliche DNA binden und diese beschädigen kann. Dadurch entstehen Mutationen, die das Krebsrisiko erhöhen.

Bereits eine Studie aus dem Jahr 2020 hat gezeigt, dass Escherichia coli-Bakterien, die die DNA-schädigende Substanz Colibaktin produzieren (pks+ E. coli), die Entstehung von Darmkrebs begünstigen. Dieser Analyse zufolge hinterlässt das Toxin ein spezifisches Mutationsmuster im Erbgut von Darmzellen, das sich direkt auf eine Infektion mit pks+ E. coli zurückführen lässt.

Bestandteil des menschlichen Darmmikrobioms

Escherichia coli-Bakterien sind laut Max-Planck-Gesellschaft ein integraler Bestandteil des menschlichen Darmmikrobioms. Einige Stämme produzierten demnach das Erbgut-schädigende Genotoxin Colibactin, welches im Verdacht steht, Darmkrebs zu verursachen.

Inzwischen weiß man, dass Colibactin zu hochspezifischen Veränderungen im Erbgut der Wirtszellen führt, die sich auch in Darmkrebszellen finden, jedoch vergehen bis zur Krebsentstehung viele Jahre.

Darmbakterium Bacteroides fragilis

„Bislang glich die Suche nach Krebsauslösern daher der sprichwörtlichen Suche nach der Nadel im Heuhaufen“, erklärt Damgaard. So könnte neben bestimmten Stämmen des Darmkeims Escherichia coli auch das Darmbakterium Bacteroides fragilis eine Rolle spielen.

Dieses Darmbakterium kommt auch bei den meisten gesunden Menschen vor, ohne dass es dort Schaden anrichtet. „Es ist ein Paradox, dass wir immer wieder das gleiche Bakterium bei Darmkrebs finden, obwohl es zugleich ein völlig normaler Bestandteil des Darms gesunder Menschen ist“, konstatiert Damgaard. „Deswegen haben wir untersucht, ob etwas innerhalb der Bakterien – nämlich Viren – helfen könnte, den Unterschied zu erklären.“

Welche Rolle Bakteriophagen spielen

Unsere Darmflora umfasst neben Bakterien auch Milliarden Viren. Diese sind auf Bakterien als Wirte spezialisiert. Ein solcher Bakteriophagen-Befall kann Verhalten und Physiologie eines Darmkeims verändern – und könnte ihn so zu einem potenziellen Darmkrebs-Auslöser machen.

Ob das auch bei Bacteroides fragilis der Fall ist, haben Damgaard und sein Team bei 583 Patienten untersucht, die eine schwere Infektion mit diesem Bakterium durchlebt hatten. Ein Teil dieser Patienten entwickelte wenige Wochen später Darmkrebs. Die Forscher analysierten Bakterienproben, die den Testpersonen während ihrer Infektion entnommen worden waren.

Befall mit unbekannten Bakteriophagen

Bei den Patienten, die nach ihrer Infektion Darmkrebs entwickelten, zeigten sich genetische Spuren von zwei unbekannten Bakteriophagen,welche die Forscher FU und ODE nannten. „Diese gehören zu zwei verschiedenen, bisher unbekannten Familien der Virenklasse der Caudoviriceten.“ Beide Bakteriophagen kamen in den Bacteroides-fragilis-Proben signifikant häufiger vor als bei den nicht an Krebs erkrankten Testpersonen.

„Dies lieferte uns einen konkreten Ansatzpunkt, den wir anschließend in größeren Datensätzen prüfen konnten“, erläutert Damgaard. „Es war uns wichtig zu prüfen, ob sich der Zusammenhang auch in völlig unabhängigen Daten reproduzieren lässt.“

Darmkrebs-spezifische Wechselwirkung eines Bakteriums mit Viren

Dafür analysierten er und sein Team Genomdaten aus Stuhlproben von 877 Personen mit und ohne Darmkrebs aus Deutschland, Frankreich, Österreich, Japan, China und den USA. Auch in diesen Proben fanden sich die beiden unbekannten Viren – wieder vor allem bei den Darmkrebspatienten.

„Patienten mit Darmkrebs hatten doppelt so häufig detektierbare Mengen des Bakteriophagen FU oder beider Bakteriophagen. Sie hatten zudem 1,7-mal häufiger den Bakteriophagen ODE als die Kontrollgruppe“, schreiben die Wissenschaftler in ihrer Studie. „Unsere Studie ist damit die erste, die eine Darmkrebs-spezifische Wechselwirkung eines Bakteriums mit Viren identifiziert.“