Snapshots on bacterial tumor colonization

Westphal, Kathrin

Verschiedene fakultativ anaerobe Bakterien reichern sich nach systemischer Verabreichung bevorzugt in soliden Tumoren an und proliferieren dort. Die Fähigkeit der Bakterien, gezielt Tumore zu besiedeln und sich dort zu akkumulieren, macht sie zu idealen Vektoren für die Tumortherapie. So könnten diese Bakterien beispielsweise als Transporter verwendet werden, die therapeutische Moleküle direkt in den Tumor transportieren. Obwohl fakultativ anaerobe Bakterien bereits seit mehreren Jahrzehnten experimentell für einen Einsatz in der Krebstherapie gestestet werden, ist nur wenig über die Interaktionen zwischen Bakterien und Wirtszellen in Tumor bekannt, oder über die Mechanismen, die bei der bakteriellen Tumorbesiedlung eine Rolle spielen. Die vorliegende Arbeit behandelt unterschiedliche Aspekte der bakteriellen Tumorbesiedlung und deren Auswirkung auf Infiltration und Zusammensetzung der Immunzellen im Tumor, auf Interaktionen der Bakterien mit diesen Zellen sowie den Einfluss dieser Interaktionen und des Tumormicroenvironments auf die Bakterien und auf deren Verhalten. Die vorliegende Arbeit gibt nicht nur neue Einblicke in die bakterielle Tumorbesiedlung, sie zeigt zudem Gründe auf, die erklären, warum bakterienvermittelter Gentransfer in solide Tumore nur bedingt möglich ist. Weiterhin konnte durch die Depletion von neutrophilen Granulozyten die Verteilung der Bakterien im Tumor verbessert und die bakterielle Besiedlung der Tumore verstärkt werden. Auf dieser Basis könnten bakterielle Tumortherapien in Zukunft verbessert werden und so eine klinisch relevante Nutzung der Bakterien in der Krebstherapie ermöglichen.

Several facultative anaerobic bacterial strains are known to preferentially accumulate and proliferate within solid tumors when given systemically. Their ability to naturally target to and accumulate in solid tumors suggests their use as transport vehicles that carry therapeutic molecules directly into solid tumors. Although facultative anaerobic bacteria have already been tested in experimental anticancer therapies for several decades, only little is known about the mechanisms that are involved in bacterial colonization of solid tumors and about bacteria-host interactions inside the tumor. The present work deals with several aspects of bacterial tumor colonization and the impacts of bacterial settlement on infiltration and composition of cells of the immune system, on interactions of bacteria with such cells and on influences of these interactions and of the tumor microenvironment on the bacteria and their behavior. The findings of this work do not only shed light on the mechanism of bacterial tumor colonization and bacteria-host interactions inside solid tumors but also explain restrictions of bacteria-mediated gene transfer into solid tumors. Moreover, bacterial dissemination and bacterial accumulation inside solid tumors could be improved by depleting host neutrophils. Further extensions of these findings may help to improve bacterial tumor therapies and may give rise to robust clinically relevant use of bacteria in anticancer therapies.

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Westphal, Kathrin: Snapshots on bacterial tumor colonization. 2007.

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