Wissenschaftler haben den Mechanismus enthüllt, wie eine Darmbakterie Darmkrebs verursachen kann
- Wissenschaftler haben herausgefunden, wie das Toxin BFT an die Zellen des Dickdarms bindet
- Die Entdeckung könnte zu neuen Methoden zur Krebsprävention führen
- Die Studie wird von den National Institutes of Health der USA unterstützt
Wirkmechanismus des Toxins des Darmbakteriums
Fast zwei Jahrzehnte lang wussten Wissenschaftler, dass ein gewöhnliches Darmbakterium ein Toxin produzieren kann, das den Dickdarm schädigt und zur Tumorbildung beiträgt. Der Mechanismus, durch den das Toxin an die Zellen des Darms bindet, blieb jedoch unklar. Forscher der Johns-Hopkins-Universität, die im Bereich der Onkologie tätig sind, haben schließlich diesen wichtigen Schritt enthüllt, der neue Möglichkeiten zum Schutz des Dickdarms vor Krebs eröffnet.
In ihrer Arbeit, die in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde, identifizierte ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Professorin Cynthia Sears das Protein claudin-4 als entscheidende Bindungsstelle für das Toxin, das als BFT bekannt ist. Diese Entdeckung wurde durch den Einsatz der CRISPR-Gentechnologie ermöglicht, die es den Forschern ermöglichte, Gene in den Zellen des Dickdarms abzuschalten und zu bestimmen, welche davon für die Bindung des Toxins erforderlich sind.
Die Forschung hat gezeigt, dass, als das Gen, das für die Synthese von claudin-4 verantwortlich ist, abgeschaltet wurde, das Toxin BFT nicht mehr an die Zellen des Dickdarms binden konnte. Diese Entdeckung bestätigte, dass claudin-4 als Rezeptor für das Toxin fungiert, was einen wichtigen Schritt im Verständnis des Wirkmechanismus und potenzieller Interventionswege darstellt.
Entdeckung eines neuen Mechanismus
Das Toxin BFT, das von dem Bakterium Bacteroides fragilis produziert wird, kann Entzündungen verursachen und das Wachstum von Tumoren im Dickdarm fördern. Obwohl das Vorhandensein dieses Bakteriums nicht immer zu Krebs führt, sind bestimmte Stämme in der Lage, ein starkes Toxin zu produzieren, das die Schutzbarriere des Darms zerstört. Diese Entdeckung unterstreicht die Bedeutung der Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen dem Mikrobiom und der Krebsentwicklung.
Im Jahr 2009 zeigten Siars und ihre Kollegen, dass das Toxin das Tumorwachstum im Dickdarm fördern kann, indem sie eine Verbindung zwischen toxinerzeugenden Bakterien, chronischen Entzündungen und Krebs herstellten. Bis vor kurzem blieb jedoch der Mechanismus unklar, durch den das Toxin BFT mit den Zellen des Darms interagiert.
Die Forscher erwarteten, dass das Toxin mit einem Protein interagiert, das an der zellulären Signalübertragung beteiligt ist, jedoch erfüllt claudin-4 eine ganz andere Funktion, indem es physikalische Verbindungen zwischen benachbarten Zellen unterstützt. Diese Entdeckung zeigte auch eine ungewöhnliche Wirkungsweise des bakteriellen Toxins, das einen separaten Rezeptor benötigt, um sein Ziel zu erreichen.
Die Rolle von claudin-4 bei der Bindung des Toxins
Um die Verbindung zwischen BFT und claudin-4 zu bestätigen, arbeiteten Wissenschaftler der Johns-Hopkins-Universität mit strukturellen Biologen aus Barcelona zusammen. Sie verwendeten Methoden, um die Wechselwirkungen von Molekülen zu messen, und zeigten, dass BFT und claudin-4 einen stabilen Komplex bilden, was ihre Verbindung auf molekularer Ebene bestätigt.
Die Entdeckung von claudin-4 als Rezeptor für das Toxin BFT erklärt nicht nur, wie das Toxin wirkt, sondern gibt den Wissenschaftlern auch Ideen zur Blockierung. Wenn BFT claudin-4 benötigt, um sich an die Zellen des Dickdarms zu binden, könnte es möglich sein, einen Ersatz zu schaffen, der das Toxin von seinem Zielmolekül ablenkt.
Die Studie hebt auch die Bedeutung weiterer Untersuchungen der Wechselwirkungen zwischen dem Mikrobiom und Krankheiten wie Krebs hervor. Das Verständnis der Mechanismen, durch die Bakterien Schäden verursachen können, könnte zu neuen Diagnose- und Therapieverfahren führen, die darauf abzielen, Krankheiten im Zusammenhang mit Darminfektionen zu verhindern.
Perspektiven zur Krebsprävention
Cynthia Sears bemerkte, dass diese Entdeckung einen wichtigen Schritt im Verständnis dafür darstellt, wie bakterielle Toxine die Gesundheit des Menschen beeinflussen können. "Das Verständnis, wie bakterielle Toxine wirken, kann Türen zu neuen Ansätzen in der Diagnose und Therapie verwandter Krankheiten öffnen", sagte sie.
Die Studie erhielt teilweise Unterstützung von den National Institutes of Health der USA, was ihre Bedeutung für die medizinische Gemeinschaft unterstreicht. Die Wissenschaftler hoffen, dass ihre Arbeit zur Entwicklung neuer Methoden zur Prävention und Behandlung von Dickdarmkrebs sowie anderen Krankheiten, die mit Darmbakterien in Zusammenhang stehen, führen wird.
Somit stellt die Entdeckung des Mechanismus der Bindung des Toxins BFT an die Zellen des Dickdarms einen wichtigen Schritt im Bereich der Onkologie und Mikrobiologie dar. Sie eröffnet neue Horizonte für die Entwicklung effektiver Präventions- und Behandlungsmethoden, die die Gesundheit der Bevölkerung erheblich verbessern können.
Quelle: ScienceDaily
