Bestimmte Stämme von E. coli-Bakterien produzieren ein Erbgut-schädigendes Genotoxin namens Colibactin, das im Verdacht steht, Darmkrebs zu verursachen. Forschern vom Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin unter Prof. Dr. Thomas F. Meyer konnten nun die Wirkungsweise des Colibactin in den Zellen direkt beobachten. Dafür züchteten sie Schleimhautzell-Organoide des Dickdarms aus adulten Stammzellen des Darms. Die Organoide wurden drei Stunden lang mit Colibactin-produzierenden E. coli-Bakterien exponiert.

Die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen konnten beobachten, dass das Colibactin die Wirtszell-DNA so verändert, dass diese sich wie Darmkrebszellen verhalten. Im Normalfall benötigen die Organoid-Zellen kontinuierlich einen bestimmten Wachstumsfaktor (Wnt), um sich zu vermehren. Ohne diesen Wachstumsfaktor differenzieren die Zellen genau wie im gesunden Darm zu spezialisierten Zellen aus und sterben kurze Zeit später ab. Die Colibactin beeinflussten Zellen vermehren sich jedoch unabhängig von dem Wnt-Signal. Dadurch entsteht ein unkontrolliertes Wachstum, eine Vorstufe von Krebs.

Eine DNA-Sequenzierung der Wnt-unabhängigen Organoide zeigte, dass die DNA zahlreiche Mutationen aufwies, darunter auch grobe strukturelle Veränderungen, bei denen ganze Abschnitte von Chromosomen umstrukturiert oder verlorengegangen waren. Verändert war das genetische Material für das Tumorsuppressor-Protein p53. Es schützt die Zelle vor der Tumorentwicklung, indem es die Zellen in der G1-Phase während des Zellzyklus (Mitose) arretiert oder den Zelltod einleitet¹.

Die Forscher und Forscherinnen haben ihre Arbeit im Journal Nature Communications publiziert.
Iftekhar, A., Berger, H., Bouznad, N., Heuberger, J., Boccellato, F., Dobrindt, U., Hermeking, H., Sigal, M. & Meyer, T. F. (2021). Genomic aberrations after short-term exposure to colibactin-producing E. coli transform primary colon epithelial cells. Nature Communications. https://doi.org/10.1038/s41467-021-21162-y

Quelle:
https://www.mpg.de/16411957/0212-infe-auf-frischer-tat-ertappt-wie-bakterien-gesunde-zellen-in-krebszellen-umwandeln-152585-x

¹ https://www.spektrum.de/lexikon/biologie/p53-protein/53394