Medizin

Künstliche Bakterien verraten Krebs und Diabetes

In Tests wiesen Bactosensoren durch Farbveränderung des Urins Krankheiten nach

San Diego.  Künstlich hergestellte Bakterien können dazu genutzt werden, Krebs oder auch Diabetes anhand einer Urinprobe festzustellen. Dies zeigen zwei vielversprechende Ansätze mit solchen lebenden „Bactosensoren“, die im Fachjournal „Science Translational Medicine“ vorgestellt werden. Bisher werden künstlich veränderte Lebewesen vor allem dazu genutzt, bestimmte Substanzen und Wirkstoffe herzustellen. Forscher hoffen auf die künftige Verwendung bei der Diagnose und Therapie von Krankheiten.

Ein französisches Team bettete genetisch veränderte Escherichia-coli-Bakterien so in ein technisches System ein, dass sich ähnliche Signale wie bei Diagnostik-Geräten ablesen ließen. Um sie besser handhaben zu können, wurden die Bakterien in Hydrogel-Kügelchen eingebettet, berichten die Wissenschaftler vom Verbund Sys2Diag der Forschungsorganisation CNRS und des Unternehmens Alcediag . Bei einem erhöhten Glukose-Level im Urin von Diabetikern wurde eine Farbänderung ausgelöst, die auf ein rot fluoreszierendes Protein zurückging. Die Bactosensoren arbeiteten ähnlich akkurat und reproduzierbar wie herkömmliche Teststäbchen. Ein Nachteil: Ein Signal war erst nach 18 Stunden messbar.

Bei einem bestimmten Marker eine von Bakterien herbeigeführte Farbänderung ablesen zu können, habe Potenzial für preiswerte und einfache Systeme, sagt Torsten Waldminghaus vom Zentrum für Synthetische Mikrobiologie der Universität Marburg zu der Arbeit. Ein Hauptvorteil von Biosensoren sei, dass sie sehr sensitiv seien. Sie zu konstruieren sei nicht einfach, die weitere Herstellung hingegen schon. „Sie vermehren sich ja selbst.“

Künstliche Bakterien zur Erkennung von Lebermetastasen haben US-Forscher vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge entwickelt. Auf Tumore in anderen Organen zurückgehende Metastasen in der Leber sind prinzipiell gut behandelbar, werden aber häufig zu spät entdeckt. Auch das MIT-Team nutzte einen E. coli-Stamm als Ausgangsbakterium: das E. coli Nissle 1917. Die Zellen wurden genetisch verändert und so dazu gebracht, das Enzym Beta-Galactosidase zu produzieren. Dieses spaltet eine zugefügte Substanz zu lichtemittierenden Molekülen, die sich in Urinproben leicht nachweisen lassen. Zunutze machten sich die Forscher die Eigenheit mancher Bakterien, sich bevorzugt in Krebsgeschwüren zu vermehren.

Wurden die künstlich veränderten Bakterien an Mäuse verfüttert, besiedelten sie vorhandene Tumore in der Leber. Andere Organe oder gesundes Lebergewebe wurden nicht bewachsen. In den Metastasen setzten die Bakterien das Enzym frei, das wiederum eine injizierte Substanz spaltete. Ein licht-emittierendes Molekül entstand, das in der Urinprobe nachgewiesen werden konnte: Der Urin färbte sich rot.

Ernste Nebenwirkungen der E. coli-Infektion habe es bei den Mäusen im Jahr nach dem Einsatz nicht gegeben. Vor einem klinischen Einsatz stünden aber noch zahlreiche weitere Tests an, betonen die Forscher.