Gentechnisch veränderte Bakterien ermöglichen revolutionäre Tumorbildgebung für die Krebschirurgie

Eine bahnbrechende Studie hat ein innovatives bakterielles Bildgebungssystem entwickelt, das die Krebschirurgie durch eine bisher unerreichte Tumorvisualisierung revolutionieren könnte. Die Forschung befasst sich mit einer zentralen Herausforderung in der Onkologie: Chirurgen haben während Operationen häufig Schwierigkeiten, krebsbefallenes Gewebe von gesundem Gewebe zu unterscheiden, was zu einer unvollständigen Tumorentfernung oder zur unnötigen Entfernung von normalem Gewebe führen kann.

Das Team entwickelte gentechnisch veränderte Salmonella typhimurium-Bakterien, um „Streptavidin Associated Salmonella" (SAS) zu erzeugen, die auf natürliche Weise Tumorgewebe aufsuchen und besiedeln. Diese modifizierten Bakterien besitzen einen einzigartigen Vorteil – sie gedeihen in den sauerstoffarmen (hypoxischen) Regionen tief im Inneren von Tumoren, die herkömmliche Bildgebungsmittel nicht erreichen können. Sobald sie sich im Tumor etabliert haben, können die Bakterien dazu gebracht werden, Streptavidin-Proteine auszuschütten.

Der Bildgebungsprozess funktioniert über ein zweistufiges System: Zunächst werden SAS-Bakterien injiziert und haben mehrere Tage Zeit, den Tumor zu besiedeln. Anschließend werden Biotin-konjugierte Fluoreszenzfarbstoffe verabreicht, die sich fest an die ausgeschütteten Streptavidin-Proteine binden. Dies erzeugt ein intensives Fluoreszenzsignal gezielt im krebsbefallenen Gewebe und erreicht ein Tumor-zu-Hintergrund-Verhältnis von 15,3 – deutlich höher als bei herkömmlichen Mitteln, die typischerweise Verhältnisse von etwa 2 erzielen.

Tests an Mausmodellen zeigten bemerkenswerte Ergebnisse bei mehreren Krebsarten. Das System ermöglichte eine klare Abgrenzung der Tumorgrenzen, eine anhaltende Bildgebung von bis zu drei Tagen sowie eine tiefe Durchdringung der gesamten Tumormasse. Im Gegensatz zu aktuellen Kontrastmitteln, die in erster Linie die Tumoroberfläche hervorheben, beleuchtet dieser bakterielle Ansatz die vollständige dreidimensionale Tumorstruktur – einschließlich nekrotischer Kerne, in denen verbliebene Krebszellen verborgen sein können.

Sicherheitsbewertungen zeigten eine effiziente Ausscheidung der Bakterien aus dem Körper, keine systemische Toxizität und stabile physiologische Reaktionen, was eine mögliche klinische Anwendung unterstützt. Dies ist der erste bakterielle Kontrastmittelansatz, der speziell für die chirurgische Orientierung entwickelt wurde und einen tumoragnostischen Ansatz bietet, der bei verschiedenen Krebsarten eingesetzt werden könnte, ohne dass eine krebsspezifische Entwicklung erforderlich wäre.