In den letzten Jahren haben zahlreiche Studien ergeben, dass Tumore eine bemerkenswert reiche Vielfalt an Bakterien, Pilzen und Viren beherbergen. Diese überraschenden Erkenntnisse haben viele Wissenschaftler dazu veranlasst, die Natur von Krebs zu überdenken.
Die medizinischen Möglichkeiten waren spannend: Wenn Tumore ihre charakteristischen Mikroben in den Blutkreislauf abgeben, könnten sie dann als Frühmarker der Krankheit dienen? Oder könnten Antibiotika sogar Tumore schrumpfen lassen?
Im Jahr 2019 nutzte ein Start-up diese Erkenntnisse, um mikrobenbasierte Tests für Krebs zu entwickeln. In diesem Jahr einigten sich die Aufsichtsbehörden darauf, einem bevorstehenden Test des Tests des Unternehmens Vorrang einzuräumen, da dieser verspricht, Leben zu retten.
Doch nun haben mehrere Forschungsteams drei der bedeutendsten Studien auf diesem Gebiet in Frage gestellt und berichtet, dass sie die Ergebnisse nicht reproduzieren konnten. Die angeblichen Tumormikroben, so die Kritiker, seien höchstwahrscheinlich Fata Morgana oder das Ergebnis einer Kontamination gewesen.
„Sie haben einfach Dinge gefunden, die nicht da waren“, sagte Steven Salzberg, Experte für die Analyse von DNA-Sequenzen an der Johns Hopkins University, der eine der jüngsten Kritiken veröffentlichte.
Die Autoren der Arbeit verteidigten ihre Daten und verwiesen auf neuere Studien, die zu ähnlichen Schlussfolgerungen kamen. Die sich entfaltende Debatte offenbart die Spannung zwischen den potenziell wirkungsvollen Anwendungen, die sich aus dem Verständnis von Tumormikroben ergeben können, und der Herausforderung, ihre wahre Natur zu entschlüsseln. Unabhängige Experten sagten, die aktuelle Kontroverse sei ein Beispiel für die Wachstumsschwierigkeiten eines jungen, aber vielversprechenden Bereichs.
Biologen wissen seit Jahrzehnten, dass zumindest einige Mikroben an Krebs beteiligt sind. Das auffälligste Beispiel ist ein Virus namens HPV, das Gebärmutterhalskrebs verursacht, indem es Zellen infiziert. Und bestimmte Bakterienstämme verursachen andere Krebsarten in Organen wie dem Darm und dem Magen.
Jahrzehntelang kamen diese Zusammenhänge nur langsam ans Licht, da den Wissenschaftlern ein Großteil der heute verfügbaren Technologie fehlte. Die Suche beschleunigte sich drastisch, als Forscher lernten, wie man DNA-Fragmente aus Tumoren extrahiert. Mithilfe von Computern fanden sie dann heraus, ob das genetische Material aus menschlichen Zellen oder von einer anderen Spezies stammte.
Im Jahr 2019 nutzte ein Wissenschaftlerteam der New York University School of Medicine diese Techniken in einer Studie über Bauchspeicheldrüsenkrebs, die sie in der Zeitschrift Nature veröffentlichten. In vielen Tumoren fanden sie DNA-Fragmente einiger verschiedener Pilzarten. Weitere Untersuchungen führten zu dem Schluss, dass die Pilze das Wachstum der Tumoren vorantreiben.
Diese bemerkenswerten Ergebnisse erregten die Aufmerksamkeit von Dr. Peter Allen, einem Chirurgen an der Duke University School of Medicine, der begann, in Bauchspeicheldrüsentumoren seiner eigenen Patienten nach Mikroben zu suchen.
Doch nach der Durchsuchung von 140 Tumoren konnten Dr. Allen und seine Kollegen keine nennenswerte Menge an DNA von Mikroben, einschließlich Pilzen, finden. „Wir haben keine echte Unterschrift gefunden“, sagte er.
Anschließend untersuchten sie die ursprüngliche Studie, deren genetische Daten in eine öffentliche Datenbank hochgeladen worden waren. Auch in diesen Daten konnte Dr. Allens Team keine nennenswerte Menge an Pilz-DNA finden. Sie veröffentlichten ihre Ergebnisse am 2. August in Nature.
Die Forscher der New York University verteidigten ihre Arbeit. „Meine Gruppe steht immer noch zu dem, was wir herausgefunden haben“, sagte Deepak Saxena, einer der Autoren der ursprünglichen Studie. Er verwies auf andere Daten, die seinen Ergebnissen entsprachen.
Im August berichteten beispielsweise Forscher der Tokyo Medical and Dental University, dass sie bei 78 von 180 Patienten Pilze in Bauchspeicheldrüsentumoren gefunden hatten. Und Patienten mit Tumoren, die Pilze enthielten, hatten in den drei Jahren nach ihrer Operation ein höheres Risiko, zu sterben, so die Studie.
Andere Forscher stellen einen Bericht aus dem Jahr 2020 in Science von einem Team des Weizmann Institute of Science in Israel in Frage. Bei der Untersuchung von 1.500 Tumoren von sieben Krebsarten stellte die Studie fest, dass jede Tumorart eine eigene Gruppe von Bakterien aufwies, wobei Brustkrebs eine besonders reiche Vielfalt beherbergte.
Doch Jacques Neefjes, ein Mikrobiologe an der Universität Leiden in den Niederlanden, und seine Kollegen konnten mit einigen der Methoden des Weizmann-Teams in ihrer eigenen Sammlung von 129 Brustkrebsproben keine Bakterien in Krebszellen nachweisen. „Wir finden keinen einzigen Fall“, sagte er.
Im Januar veröffentlichte Dr. Neefjes’ Gruppe eine Zusammenfassung ihrer Ergebnisse, die Science dem israelischen Papier beifügte. Sie argumentierten, dass die vom Weizmann-Team gefundenen Bakterien Nebenprodukte von Infektionen seien und tatsächlich kein normaler Bestandteil von Brustkrebstumoren seien.
Ravid Straussman, der Leiter der Weizmann-Forschung, sagte, dass seine Gruppe weitere Untersuchungen durchgeführt habe und dass „die Ergebnisse eindeutig das Vorhandensein von Bakterien in Krebszellen bestätigen“. Er sagte auch, es sei unmöglich, die Behauptungen des Teams von Dr. Neefjes zu bewerten, da sie nur wenige Details zu ihrem eigenen Experiment lieferten.
In einer dritten Studie, die 2020 in Nature veröffentlicht wurde, analysierten Forscher der University of California in San Diego eine staatliche Datenbank mit Tumor-DNA, den sogenannten Krebsgenomatlas, und trainierten einen Computer, mikrobielle DNA-Sequenzen von 18.000 Tumoren zu identifizieren. Der Computer lernte, 33 verschiedene Krebsarten anhand ihrer charakteristischen Mikrobenkombinationen zu erkennen.
„Es sah nach einem unglaublichen Proof of Concept aus“, sagte Abraham Gihawi, Postdoktorand an der University of East Anglia.
Doch Dr. Gihawi und seine Kollegen änderten ihre Meinung, als sie die Mikroben, die angeblich bestimmte Krebsarten begünstigen, genau unter die Lupe nahmen. Sie schienen völlig fehl am Platz zu sein. Tumoren der Nebenniere schienen ein Virus zu beherbergen, von dem bisher nur bekannt war, dass es Garnelen im Golf von Mexiko infiziert. Bakterien, von denen man nur weiß, dass sie auf Algen wachsen, scheinen Blasenkrebs zu bevorzugen.
„Das ist ein sicheres Zeichen dafür, dass etwas schief läuft“, schrieben Dr. Gihawi und seine Kollegen in einem Brief, den sie am 9. August in der Zeitschrift Microbial Genomics veröffentlichten. Sie hielten die Algenbakterien und andere fehl am Platz befindliche Arten für „unsinnig“.
In einer anschließenden Studie mit Dr. Salzberg analysierten die Forscher die Daten erneut für sich. „Wir haben gezeigt, dass das Papier falsch ist“, sagte Dr. Salzberg. Die zweite Analyse sei von der Fachzeitschrift mBio akzeptiert worden, sagte er.
Dr. Salzberg und seine Kollegen wiesen auf mehrere mögliche Gründe für die scheinbar unerklärlichen Ergebnisse hin. Um beispielsweise mikrobielle DNA aus Tumoren zu identifizieren, müssen zunächst möglichst viele menschliche Sequenzen entfernt werden. Die Kritiker sagen, das Team aus San Diego habe einige menschliche Szenen hinterlassen.
Die Kritiker argumentieren auch, dass es zu Fehlern kommen kann, wenn Wissenschaftler Tumorsequenzen mit mikrobieller DNA vergleichen, um nach Übereinstimmungen zu suchen, weil einige dieser Daten mit menschlicher DNA verunreinigt sind. Auf diese Weise könnte die DNA einer menschlichen Krebszelle der DNA einer Algenmikrobe ähneln.
Das Team aus San Diego unter der Leitung von Rob Knight hat ausführlich auf diese Kritik reagiert. Dr. Knight sagte, dass er und seine Kollegen für ihre Arbeit im Jahr 2020 die bestmöglichen Ressourcen genutzt hätten und anschließend ihre Methoden für eine Arbeit verbessert hätten, die sie letztes Jahr zusammen mit Dr. Straussmans Gruppe in der Zeitschrift Cell veröffentlicht hatten.
In dieser Studie verwendeten sie neue Techniken, um mehr menschliche DNA aus ihrer Analyse zu entfernen. Um verschiedene Krebsarten vorherzusagen, berücksichtigten sie nur Bakterien mit DNA, die einer sehr strengen Untersuchung unterzogen worden waren. „Man erhält immer noch Tumortyp-spezifische Signaturen“, sagte Dr. Knight.
Im Jahr 2019 war Dr. Knight Mitbegründer eines Unternehmens namens Micronoma, um auf der Grundlage seiner Mikrobenfunde Krebstests zu entwickeln. (Dr. Straussman ist Mitglied seines wissenschaftlichen Beirats.) Bisher hat das Unternehmen 17,5 Millionen US-Dollar von privaten Investoren eingesammelt.
Im Januar erhielt Micronoma von der Food and Drug Administration die Auszeichnung „Breakthrough Device“ für einen Lungenkrebstest, was die Entwicklung für eine klinische Studie beschleunigen wird. Sandrine Miller-Montgomery, die Geschäftsführerin von Micronoma, sagte, dass der Prozess im Jahr 2024 beginnen werde.
„Diese Kritik hat zu keiner Änderung der Pläne unseres Unternehmens geführt“, sagte Dr. Miller-Montgomery.
Dr. Sven Borchmann, ein Arzt und Wissenschaftler an der Universität zu Köln, stellte die Frage, ob das Team aus San Diego zu schnell versuchte, seine Ergebnisse in einen medizinischen Test umzuwandeln, anstatt weitere Experimente durchzuführen, um herauszufinden, was die Ergebnisse wirklich bedeuteten. „Ich denke, sie haben sich zu schnell auf die Anwendung statt auf das Verstehen konzentriert“, sagte er.
Dennoch vermutete Dr. Borchmann, dass Dr. Knights Team trotz der jüngsten Herausforderung eine Reihe von Arten gefunden hatte, die einer Untersuchung standhalten würden. „Es ruiniert nicht die ganze Behauptung“, sagte er.
Qin Ma, ein Computerbiologe an der Ohio State University, stimmte zu, dass die neue Kritik an den drei Artikeln nichts am Gesamtgewicht der über die Jahre gesammelten Beweise änderte. „Alle sind sich einig, dass Mikroben in Tumoren vorkommen und wichtig sind“, sagte er.
Aber Dr. Ma und andere räumten ein, dass in der Branche immer noch nach einem Standardsatz an Werkzeugen gesucht werde, die hochpräzise Ergebnisse liefern würden. Die aktuelle Debatte bringe das Feld in Richtung dieses Ziels, sagten sie.
„Es würde mich nicht überraschen, wenn die Meinungsverschiedenheit beide Lager dazu veranlassen würde, Innovationen zu entwickeln und die Wissenschaft weiter voranzutreiben“, sagte Dr. Arturo Casadevall, ein Mikrobiologe an der medizinischen Fakultät der Johns Hopkins University, der an keiner der Studien beteiligt war. „Dies ist eine Geschichte des wissenschaftlichen Prozesses.“