Seit Jahren wird in der Onkologie diskutiert, inwieweit Bakterien, Viren oder Pilze in Tumorgeweben vorkommen und ob sie eine Rolle in der Karzinogenese spielen. Mehrere Publikationen berichteten über mikrobielle Signaturen in unterschiedlichsten Tumorentitäten. Diese Befunde standen jedoch wiederholt unter Verdacht, durch technische Artefakte oder Kontaminationen entstanden zu sein.
Reanalyse von TCGA-Daten zur Bestimmung mikrobieller Sequenzen in Tumoren
Ein Forschungsteam der Johns Hopkins University School of Medicine publizierte nun eine umfassende Reanalyse von Daten des Cancer Genome Atlas (TCGA). Ziel war es, den tatsächlichen Anteil mikrobieller Sequenzen in über 5.730 Ganzgenomdatensätzen aus 25 Krebsarten zu bestimmen und Kontaminationen systematisch auszuschließen. Die Ergebnisse wurden in 'Science Translational Medicine' veröffentlicht.
Strenge bioinformatische Verfahren zur Eliminierung von Kontaminationen
Das Team entfernte zunächst humane Sequenzen, indem es die Reads gegen zwei Referenzgenome – das Telomere-to-Telomere-Referenzgenom und das Genome Reference Consortium-Referenzgenom – abglich. Verbleibende Reads wurden mit einer Datenbank von über 50.000 Genomen aus Bakterien, Viren, Pilzen und Archaeen verglichen. Strenge Filterkriterien dienten dazu, technische Kontaminationen zu erkennen und auszuschließen.
Deutlich geringerer Nachweis mikrobieller DNA im Vergleich zu früheren Studien
Nach Entfernung menschlicher DNA und ermittelter Kontaminanten machten mikrobielle Sequenzen durchschnittlich 0,57 % der Reads in soliden Tumoren und 0,73 % in hämatologischen Neoplasien aus. Damit liegen die Werte klar unter jenen, die in älteren Studien berichtet wurden.
Ein Vergleich mit einer inzwischen zurückgezogenen Publikation in 'Nature' zeigte Abweichungen um das bis zu 9.000-fache bei einzelnen Proben. Auch eine 2022 in 'Cell' veröffentlichte Arbeit hatte wesentlich höhere mikrobielle Anteile angegeben, die nach aktueller Analyse ebenfalls überwiegend auf Kontaminationen zurückzuführen sind.
Bestätigte mikrobielle Verbindungen und labortypische Störsignale
Wo mikrobielle DNA nachweisbar war, handelte es sich überwiegend um bereits bekannte Assoziationen:
- Humanes Papillomvirus (HPV) bei Zervixkarzinomen und Kopf-Hals-Tumoren
- Helicobacter pylori bei Magenkarzinomen
- Fusobacterium nucleatum und Bacteroides fragilis bei gastrointestinalen Tumoren
Zusätzlich fanden sich Sequenzen, die typischerweise als Kontaminationen gelten, z. B. Saccharomyces cerevisiae oder das Pflanzenpilz-Virus Rosellinia necatrix partitivirus 8.
Fazit: Geringe mikrobielle DNA-Last unterstreicht Bedarf an strenger Qualitätskontrolle
Die Untersuchung bestätigt, dass die mikrobielle DNA-Last in Tumorgeweben deutlich geringer ist als vielfach angenommen. Damit wird die Notwendigkeit unterstrichen, in künftigen Arbeiten systematisch Kontaminationen auszuschließen und robuste Analysenmethoden anzuwenden. Die veröffentlichte Referenzdatenbank der Johns Hopkins-Gruppe bietet hierfür eine wertvolle Grundlage.
