Bakterien hinterlassen genetischen Fingerabdruck bei Magenkrebs

Das Magenbakterium Helicobacter pylori verändert in Magenzellen die Aktivität von Genen. © MPI f. Infektionsbiologie

Rund die Hälfte der Weltbevölkerung ist chronisch mit dem Magenbakterium Helicobacter pylori infiziert. Davon entwickelt rund ein Prozent ein Magen-Adenokarzinom – eine der tödlichsten Formen von Krebs. Weil sich der Krebs normalerweise über mehrere Jahrzehnte hinweg entwickelt, lässt sich der genaue Zusammenhang mit einer Infektion nur schwer ermitteln.

Jetzt hat ein Team am Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin das Schädigungsmuster untersucht, das frühzeitig nach der Infektion im Erbgut der Magenzellen auftritt. Dabei haben die Forscher herausgefunden, dass sich dieser genetische Fingerabdruck von dem Muster anderer krebserregender Faktoren unterscheidet.

Es ähnelt jedoch den charakteristischen Veränderungen, die später beim Magenkrebs zu beobachten sind. Die Rolle des Erregers bei der Magenkrebsentstehung ist mittlerweile unumstritten. Die Ergebnisse des Forscherteams stehen beispielhaft für den Versuch, eine ursächliche Beziehung zwischen einer bestimmten bakteriellen Infektion und der Krebsentstehung beim Menschen herzustellen.

Von mehreren Bakterien vermutet man heute, dass sie die Entwicklung von Krebs beeinflussen können. Für keinen Erreger ist dieser Zusammenhang aber so schlüssig nachgewiesen wie für Helicobacter pylori, der chronische Entzündungen der Magenschleimhaut und Magengeschwüre verursachen und schließlich zur Entstehung von Krebs beitragen kann.

Forschern ist seit vielen Jahren bekannt, dass Helicobacter pylori die Wirts-DNA schädigt. Während Bestrahlung oder Chemikalien zufällig im Genom verteilte DNA-Schäden auslösen, schädigt Helicobacter pylori den Berliner Wissenschaftlern zufolge das Erbgut nach einem bestimmten Muster.

Das Team um Thomas F. Meyer vom Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie hat nach auffälligen genetischen Fingerabdrücken gesucht, über die sie einen ursächlichen Zusammenhang zwischen bestimmten Infektionen und Krebs herstellen können. Dabei haben dem Forscherteam die charakteristischen Mutationen und genetischen Variationen in verschiedenen Krebsarten geholfen, die dank den Fortschritten internationaler Sequenzierungsprogramme aufgedeckt wurden.

Darüber hinaus kam eine im Labor entwickelte neue Methode zur Züchtung von menschlichem Magengewebe zum Einsatz. Früher waren die Forscher bei der Durchführung solcher Forschungsprojekte auf Krebs-Zelllinien angewiesen. Die mutierten Genome solcher Zellen verdecken jedoch frühzeitige Veränderungen, die sich in noch gesunden Zellen beobachten lassen.

Zunächst entdeckte das Forscherteam, dass im Laufe der Infektion mehrere Gene für die Reparatur beschädigter DNA-Abschnitte ausgeschaltet werden. Dadurch entsteht ein erhöhtes Risiko der DNA-Schädigung und ein bestimmtes Protein mit der Bezeichnung gH2AX lagert sich an die beschädigte DNA an. Um die Schadstellen im menschlichen Genom zu erfassen, wurde dieses Protein isoliert und die daran gebundenen DNA-Abschnitte sequenziert.

Beim Vergleich der Schadstellen vor und nach einer Infektion mit Helicobacter pylori in normalen Zellen stellten die Wissenschaftler fest, dass besonders aktive Gene und solche in den randnahen, so genannten subtelomerischen Regionen von Chromosomen nach einer Infektion mit größerer Wahrscheinlichkeit beschädigt waren als andere Gene. Und als die Forscher dann untersuchten, wie gut dieses Muster zu Mutationen passt, die in verschiedenen Krebsarten festzustellen sind, war die Übereinstimmung mit Magenkrebs am größten.

Interessanterweise besitzt Prostatakrebs als einzige andere Krebsart ein ähnliches Muster. Das Team um Thomas Meyer hatte bereits vorher gemeinsam mit Holger Brueggemann, jetzt an der Universität Aarhus in Dänemark, einen Zusammenhang zwischen dieser Krebsart und einem anderen Bakterium, dem Propionibacterium acnes, festgestellt. Es erscheint deshalb möglich, dass genetische Fingerabdrücke von Infektionen schon bald eindeutige Hinweise auf die vermutete Rolle bestimmter bakterieller Erreger als Ursache für Krebserkrankungen des Menschen liefern können.

Ansprechpartner

Prof. Dr. Thomas F. Meyer
Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie, Berlin
Telefon: +49 30 28460-400

Fax: +49 30 28460-401

E-Mail: meyer@mpiib-berlin.mpg.de

Dr. Rike Zietlow
Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie, Berlin
Telefon: +49 30 28460-461

E-Mail: tfm@mpiib-berlin.mpg.de

Originalpublikation
Max Koeppel, Fernando Garcia-Alcalde, Frithjof Glowinski, Philipp Schlaermann and Thomas F Meyer

Helicobacter pylori infection causes characteristic DNA damage patterns in human cells.

Cell Reports 11 June 2015; 11, 1-11

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Prof. Dr. Thomas F. Meyer Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie, Berlin

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