Nano-Medikamente, die Bakterien bekämpfen, könnten bei der Behandlung von Bauchspeicheldrüsenkrebs helfen

Viele Bauchspeicheldrüsentumoren sind wie bösartige Festungen, umgeben von einer dichten Matrix aus Kollagen und anderem Gewebe, die sie vor Immunzellen und Immuntherapien schützt, die sich bei der Behandlung anderer Krebsarten als wirksam erwiesen haben. Der Einsatz von Bakterien zur Infiltration dieser Krebsstärkung und zur Abgabe dieser Medikamente könnte die Behandlung von Bauchspeicheldrüsenkrebs unterstützen, so die neu veröffentlichten Erkenntnisse eines Forscherteams der University of Wisconsin-Madison.

Das Papier ist veröffentlicht im Tagebuch Med.

Tumorkollagen ist eine starke Barriere

Bauchspeicheldrüsenkrebs ist für seine Tödlichkeit bekannt und weist unter den häufigen Krebsarten eine der niedrigsten Fünf-Jahres-Überlebensraten auf. Zwar gibt es mehrere Gründe für die düstere Prognose der Krankheit, doch einer, der im Mittelpunkt dieser Studie steht, ist die Matrix, die viele Bauchspeicheldrüsentumoren umgibt und als wirksame Barriere gegen eine Behandlung fungiert.

Die Barriere ist eine Ansammlung von Kollagen, Bindegewebe, Proteinen, die die Fibrose begünstigen, und anderen Zellen. Jüngste Studien haben die Rolle dieser Barriere bei der Abwehr von Behandlungsversuchen mit Immuntherapien hervorgehoben – Behandlungen, die das Immunsystem des Patienten anregen oder schwächen – wie zum Beispiel Immun-Checkpoint-Inhibitoren. Bei der Analyse von Tumorproben von Patienten fand das UW-Madison-Team genetische Hinweise darauf, dass eine bestimmte Art von Kollagen, das sogenannte onkogene Kollagen, tatsächlich ein Hindernis für immuntherapiebasierte Behandlungen darstellt.

„Diese wirklich dichte extrazelluläre Matrix, die aus immunsuppressiven Zellen, Kollagenen und anderen Zellen besteht, ist ein kritisches Problem, wenn wir Immuntherapien gegen diese Bauchspeicheldrüsenkrebsarten einsetzen wollen“, sagt Quanyin Hu, Assistenzprofessor an der UW-Madison School of Pharmacy. Hu leitete die Studie in Zusammenarbeit mit Sean Ronnekleiv-Kelly, einem Bauchspeicheldrüsenchirurgen und Assistenzprofessor an der Abteilung für Chirurgie der UW-Madison.

Eine bakterienbasierte Infiltration

Hu ist ein Experte für die Entwicklung von Zellen zur Verwendung als potenzielle Therapeutika oder als Transportmittel für Medikamente. Für diese Studie verwendete Hus Labor ein Bakterium, das sowohl die robuste Kollagenbarriere durchdringen als auch immuntherapeutische „Nano-Medikamente“ abgeben konnte.

Das Team wählte einen Stamm des Bakteriums Escherichia coli mit einer Erfolgsbilanz bei der sicheren Anwendung beim Menschen und bekannter Affinität zu sauerstoffarmen Umgebungen wie Tumoren als Vehikel für die Arzneimittelabgabe. Hu und seine Kollegen konstruierten „Proteinkäfige“, die zwei Medikamente enthielten – eines baut Kollagen ab und das andere ist ein Immun-Checkpoint-Inhibitor gegen Krebs – und befestigten sie an E. coli.

„E. coli verfügt über eine große Beweglichkeit, das heißt, es kann sich selbstständig fortbewegen, und es zielt aktiv auf hypoxische Umgebungen wie Tumore ab“, sagt Hu. „Und wir fanden heraus, dass es in der Lage war, tief in die Tumorstelle einzudringen, um Medikamente abzugeben.“

Der Ansatz ist in Tiermodellen vielversprechend

Das UW-Madison-Team testete sein auf E. coli basierendes Abgabesystem in Mausmodellen des duktalen Adenokarzinoms des Pankreas (PDAC), der häufigsten und tödlichsten Form von Bauchspeicheldrüsenkrebs, die im Mittelpunkt der Studie stand.

Mäuse, die mit den therapeutisch beladenen Bakterien behandelt wurden, zeigten im Vergleich zu Mäusen, die andere Behandlungen erhielten, ein verzögertes Tumorwachstum und eine deutlich längere Überlebenszeit. Postmortalanalysen zeigten außerdem, dass Tumore, die mit dem nanowirkstofftragenden E. coli behandelt wurden, unter allen Behandlungen die größte Infiltration krebsbekämpfender Immunzellen aufwiesen.

„Im Moment sind die Behandlungsmöglichkeiten für PDAC sehr begrenzt, und ich hoffe, dass dieser Behandlungsansatz letztendlich zu Verbesserungen in Bezug auf Überleben und Prognose führen kann“, sagt Hu.

Während dieser therapeutische Ansatz für die Behandlung von Bauchspeicheldrüsenkrebs und anderen bösartigen Erkrankungen mit starken Kollagenbarrieren vielversprechend ist, arbeitet Hus Team daran, ihn in Tiermodellen zu verbessern und zu vereinfachen, wobei mögliche klinische Studien noch auf sich warten lassen.