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← Bakterien hacken, um Krebs zu bekämpfen - Tal Danino

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Showing Revision 7 created 07/28/2020 by Sonja Maria Neef.

  1. 1884 schien sich das Unglück
    eines Patienten weiter zu verschlimmern.
  2. Dieser Patient hatte einen
    schnell wachsenden Krebs am Hals
  3. und erkrankte dann an einer
    unabhängigen bakteriellen Hautinfektion.
  4. Doch schon bald geschah
    etwas Unerwartetes:
  5. Als er sich von der Infektion erholte,
    begann sich auch der Krebs zurückzubilden.
  6. Als ein Arzt namens William Coley
    den Patienten 7 Jahre später aufspürte,
  7. blieben keine sichtbaren
    Anzeichen des Krebses zurück.
  8. Coley glaubte, dass etwas
    Bemerkenswertes geschah:
  9. dass die bakterielle Infektion
    das Immunsystem des Patienten
  10. zur Bekämpfung des Krebses angeregt hatte.
  11. Coleys glückliche Entdeckung
    ermöglichte es ihm,

  12. als Pionier die gezielte
    Injektion von Bakterien
  13. zur erfolgreichen
    Krebsbehandlung einzusetzen.
  14. Über 100 Jahre später haben synthetische
    Biologen einen noch besseren Weg gefunden,
  15. die einst ungewöhnlichen
    Verbündeten zu nutzen --
  16. indem sie sie so programmierten,
  17. dass sie Wirkstoffe sicher und gezielt
    zu Tumoren transportieren.
  18. Krebs entsteht, wenn sich normale
    Zellenfunktionen so verändern,

  19. dass sie sich dadurch schnell vermehren
    und Wucherungen bilden,
  20. die Tumore genannt werden.
  21. Behandlungen wie Bestrahlung,
    Chemo- und Immuntherapie versuchen,
  22. bösartige Zellen abzutöten,
    können aber den gesamten Körper schädigen
  23. und dabei gesundes Gewebe zerstören.
  24. Einige Bakterien wie E. coli haben
    jedoch den einzigartigen Vorteil,

  25. dass sie selektiv im Inneren
    von Tumoren wachsen können.
  26. Tatsächlich bildet der Kern
    eines Tumors eine ideale Umgebung,
  27. in der sie sich sicher und vor Immunzellen
    verborgen vermehren können.
  28. Anstatt Infektionen zu verursachen,
    können Bakterien so umprogrammiert werden,
  29. dass sie krebsbekämpfende
    Medikamente in sich tragen
  30. und als Trojanische Pferde agieren,
    die den Tumor von innen heraus angreifen.
  31. Diese Idee, Bakterien so zu programmieren,
  32. dass sie auf völlig neue Art und Weise
    wahrnehmen und reagieren,
  33. ist ein Schwerpunkt
    der synthetischen Biologie.
  34. Wie können wir Bakterien programmieren?

  35. Der Schlüssel liegt in
    der Manipulation ihrer DNS.
  36. Indem man bestimmte genetische
    Sequenzen in Bakterien einfügt,
  37. kann man sie anweisen, verschiedene
    Moleküle zu synthetisieren,
  38. darunter auch solche,
    die das Krebswachstum stören.
  39. Bakterien können auch mit Hilfe
    biologischer Schaltkreise
  40. zu ganz bestimmten
    Verhaltensweisen angeregt werden.
  41. Diese steuern unterschiedliche
    Reaktionen in Abhängigkeit
  42. von der Anwesenheit, Abwesenheit
    oder Kombination bestimmter Faktoren.
  43. Zum Beispiel haben Tumore
    niedrige Sauerstoff- und pH-Werte
  44. und produzieren zu viele
    spezifische Moleküle.
  45. Synthetische Biologen
    programmieren Bakterien so,
  46. dass sie diese Bedingungen wahrnehmen
    und hierdurch auf Tumore reagieren,
  47. während gesundes Gewebe gemieden wird.
  48. Eine Art biologischer Kreislauf,

  49. der als synchronisierter Lysekreislauf
    oder SLC bekannt ist,
  50. ermöglicht es den Bakterien,
    nicht nur Medikamente zu befördern,
  51. sondern dies nach
    einem festgelegten Zylkus zu tun.
  52. Um eine Schädigung
    gesunden Gewebes zu vermeiden,
  53. beginnt die Produktion von Wirkstoffen
    erst mit dem Wachstum der Bakterien,
  54. was nur innerhalb
    des Tumors selbst geschieht.
  55. Nachdem die Wirkstoffe produziert wurden,
  56. bewirkt ein Notschalter
    das Platzen der Bakterien,
  57. wenn eine kritische Populations-
    schwelle überschritten wird.
  58. Dadurch wird das Medikament freigesetzt
    und die Bakterienpopulation verringert.
  59. Ein gewisser Prozentsatz der Bakterien
    bleibt jedoch am Leben,
  60. um die Kolonie wieder zu vergrößern.
  61. Mit der Zeit wird ihre Zahl so groß,
    dass erneut der Notschalter umgelegt wird,
  62. und der Zyklus beginnt von vorne.
  63. Dieser Kreislauf kann optimiert werden,
  64. so dass Medikamente nach
    dem Zyklus freigesetzt werden,
  65. der am besten zur Bekämpfung
    des Krebses geeignet ist.
  66. Dieser Ansatz hat sich bei
    wissenschaftlichen Studien mit Mäusen

  67. als vielversprechend erwiesen.
  68. Es gelang den Wissenschaftlern nicht nur,
  69. mit Bakterien injizierte Lymphomtumore
    erfolgreich zu beseitigen,
  70. sondern die Injektion stimulierte
    auch das Immunsystem,
  71. indem es die Immunzellen dazu brachte,
  72. unbehandelte Lymphome an anderen Stellen
    in der Maus zu erkennen und anzugreifen.
  73. Im Gegensatz zu anderen Therapien,

  74. richten sich die Bakterien nicht
    gegen eine bestimmte Krebsart,
  75. sondern gegen allgemeine Eigenschaften,
    die bei allen soliden Tumoren gleich sind.
  76. Programmierbare Bakterien sind nicht nur
    auf die Krebsbekämpfung beschränkt.
  77. Sie können als komplexe Sensoren dienen,
  78. um Orte zukünftiger
    Krankheiten zu überwachen.
  79. Unbedenkliche Probiotika könnten
    in unseren Eingeweiden schlummern,
  80. wo sie Störungen erkennen,
    verhindern und bekämpfen,
  81. noch bevor Symptome auftreten.
  82. Technologische Fortschritte
    sorgten für Aufregung

  83. um die Zukunft
    der personalisierten Medizin,
  84. die von mechanischen
    Nanorobotern angetrieben wird.
  85. Dank der Milliarden von Jahren
    währenden Evolution
  86. haben wir vielleicht einen Ausgangspunkt
  87. mit der unerwarteten
    Biologie der Bakterien.
  88. Fügt man noch etwas
    synthetische Biologie hinzu,
  89. wer weiß, was bald möglich sein könnte.