Forschende des MD Anderson Cancer Center der Universität von Texas haben einen neuartigen Ansatz entdeckt, um die Wirksamkeit nanomedizinischer Krebstherapien zu steigern. Durch eine gezielte Veränderung der Darmflora lässt sich die Anreicherung von Wirkstoffen in Tumoren deutlich erhöhen. In präklinischen Modellen verdoppelte eine kurzzeitige Gabe des Antibiotikums Metronidazol die Zirkulationszeit entsprechender Medikamente im Blutkreislauf. Dies verlangsamte das Tumorwachstum bei verschiedenen Krebsarten wie Brust-, Darm-, Bauchspeicheldrüsenkrebs und Melanomen und verlängerte die Überlebenszeit. Das Forschungsteam veröffentlichte die Studie im Fachjournal Nature Materials.
- Eine veränderte Darmflora bremst den Abbau von Nanomedizin in der Leber.
- In präklinischen Versuchen verdoppelte sich die Verweildauer der Wirkstoffe im Blutkreislauf.
- Sinkende Gallensäure-Spiegel versetzen Abwehrzellen der Leber vorübergehend in einen Ruhezustand.
Gallensäuren regulieren den Abbau von Medikamenten in der Leber
Nanopartikelförmige Chemotherapien verpacken Wirkstoffe in mikroskopisch kleine Hüllen aus Liposomen oder Albuminpartikeln. Diese Transportformen sollen Medikamente gezielter in Tumore einschleusen. In der medizinischen Praxis filtert das Immunsystem diese Partikel jedoch häufig schnell aus. Spezifische Fresszellen in der Leber, die sogenannten Kupffer-Zellen, nehmen die Nanopartikel auf und bauen sie ab, bevor sie ihr Ziel in ausreichender Menge erreichen.
Die Forschungsgruppe um Betty Kim, Wen Jiang und Jennifer Wargo wies nach, dass Darmbakterien über Stoffwechselprodukte direkt mit diesen Leberzellen kommunizieren. Beim Verdauungsprozess bilden Bakterien spezifische Gallensäuren. Wird die Zusammensetzung der Darmflora durch das Antibiotikum Metronidazol gezielt verändert, sinkt der Gallensäure-Spiegel im Körper. In der Folge gehen die Kupffer-Zellen in einen ruhenden Zustand über und nehmen spürbar weniger Nanomedizin-Partikel auf.
Die Untersuchung zeigt erstmals, dass das Darmmikrobiom die physische Verteilung und Verweildauer von Chemotherapeutika im Körper direkt steuern kann.
Mikrobiom eröffnet neue Wege für die Onkologie
Um zu bestätigen, dass tatsächlich das Mikrobiom und nicht verbleibende Antibiotika-Reste für den Effekt verantwortlich waren, führte das Team Stuhltransplantationen auf keimfreie Modelle durch. Obwohl das übertragene Material nachweislich kein Antibiotikum mehr enthielt, zeigte sich bei den Empfängern derselbe verlangsamte Abbau der Nanomedizin im Gewebe.
Bislang versuchte die Wissenschaft vor allem, die Partikel selbst chemisch so anzupassen, dass sie der Leberfiltration entgehen. Die aktuellen Ergebnisse belegen jedoch, dass die Biologie des Wirtsorgans eine ebenso zentrale Rolle spielt. Für die Onkologie bedeutet dies, dass Chemotherapien künftig als komplexes Zusammenspiel zwischen Wirkstoff, Mikrobiom und Patient verstanden werden müssen.
Ausblick auf klinische Testphasen
Da das eingesetzte Antibiotikum Metronidazol von der US-Arzneimittelbehörde FDA bereits zugelassen ist und ein bekanntes Sicherheitsprofil aufweist, könnten kurzzeitige Begleittherapien bei Nanomedizin-Behandlungen zeitnah in klinischen Studien geprüft werden.
In Zukunft könnte die Forschung darauf abzielen, den gewünschten Zustand der Darmflora ohne breit wirkende Antibiotika zu erreichen – etwa durch gezielte Bakterienmischungen oder Wirkstoffe, die direkt an den Gallensäuren ansetzen. Zudem könnten Mikrobiom- und Gallensäureprofile künftig als Biomarker dienen, um vorab zu bestimmen, welche Patientengruppen am stärksten von einer nanomedizinischen Therapie profitieren.
