Metastasen - wenn Krebs-zellen durch den Körper wandern - Deutsches Krebsforschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft
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Deutsches Krebsforschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft
Ausgabe 3/2011
Metastasen – wenn Krebs-
zellen durch den Körper wandern
Liebe Leserinnen und Leser,
„Ihr Tumor hat gestreut.“ Kaum eine zu verhindern. Doch auch dieses Ziel
andere Mitteilung des Arztes macht erreicht man nur mit vielen kleinen
mehr Angst als dieser Satz. Und das Schritten. Forschung erfordert Zeit, Ge-
mit Recht: Hat der Krebs erst einmal duld und nicht zuletzt auch die nöti-
seinen ursprünglichen Ort verlassen gen finanziellen Mittel. Wie gut, dass
und sich an anderer Stelle erneut an- dem DKFZ da großzügige Freunde und
gesiedelt, ist eine vollständige Heilung Förderer zur Seite stehen. Einen möch-
meist nicht mehr möglich. Zwar kön- ten wir Ihnen in dieser Ausgabe vor-
nen Chemotherapien auch in diesem stellen: Manfred Lautenschläger, der
Stadium das Wachstum der Zellen an- Gründer von MLP und wohlbekannter
Dr. Stefanie Seltmann
fangs meist noch zurückdrängen; doch Mäzen aus der Metropolregion. „For-
oft genug erreichen die Medikamente schung fasziniert mich“, begründet er
nicht alle versteckten Krebszellen. So sein Engagement für das DKFZ, was
flammt der Tumor nach einiger Zeit uns natürlich freut. Denn uns faszi-
wieder auf – nun sogar oft resistent niert sie auch.
gegen die Therapie.
Nicht nur für Patienten und Ärzte sind Ich wünsche Ihnen gute Unterhaltung
die Metastasen eine Herausforderung, mit der neuen Ausgabe,
sondern auch für Krebsforscher. Denn Ihre
die unheimliche Zellwanderung er-
folgt in vielen einzelnen Schritten, die
bislang noch nicht vollständig ver-
standen sind. Viele verschiedene Grup-
pen am Deutschen Krebsforschungs-
zentrum sind derzeit damit beschäf-
tigt, die noch offenen Fragen zu klären:
So untersucht die Abteilung von Pro-
fessor Heike Allgayer die Moleküle, die
den Tumorzellen den Weg „freischnei-
den“, damit sie das Gewebe überhaupt
verlassen können. Im Blut angelangt,
verraten die „zirkulierenden Tumor-
zellen“, kurz CTCs, den Ärzten und
Forschern, ob die Wahrscheinlichkeit
von Metastasen groß ist. Das Team
um Professor Andreas Trumpp hat
herausgefunden, dass manche dieser
CTCs ähnliche Eigenschaften besitzen
wie Stammzellen. Und wahrscheinlich
sind es auch diese CTCs, die im letzten
Schritt irgendwann die Blutgefäße
wieder verlassen, um die gefürchte-
ten Metastasen zu bilden. Wo genau
sie sich ansiedeln, dafür interessieren
sich die Wissenschaftler um Professor
Hellmut Augustin: Sie haben entdeckt,
dass die Blutgefäße nur in manchen
Organen den Krebszellen die „Türen
öffnen“ und dass die Krebszellen da-
für die richtigen Schlüssel selbst mit- Titelbild:
bringen. Blick in ein sich aufzweigendes
Viele kleine Schritte sind es also, die Blutgefäß. Neben roten und
die Wissenschaftler untersuchen müs- weißen Blutkörperchen finden
sen, um die Metastasenbildung zu ver- sich im Blut von Tumorpatienten
stehen – und hoffentlich eines Tages häufig auch Krebszellen (schwarz).
Inhalt Schwerpunkt: Metastasen – wenn Krebszellen durch den Körper wandern
Nachrichten Neues aus der Krebsmedizin
4
Forschung im Tumorzellen auf Wanderschaft
Deutschen Krebs- Professor Heike Allgayer und ihr Team erforschen die 6
forschungszentrum Besonderheiten von metastasierenden Krebszellen
Der Hautkebs bahnt sich seinen Weg
Von einer unfreiwilligen Nachbarschaftshilfe bei der 10
8
Tumorausbreitung
Der Schlüssel zum Zielorgan
Warum streuen manche Krebserkrankungen
12
häufiger in bestimmte Organe?
Die Müllhalden der Zelle
Proteinschrott kann schaden, aber auch nützlich sein 15
Die Drahtzieher
Für Tumorabsiedlungen ist nur eine kleine Gruppe 18
von Krebszellen verantwortlich
Krebsfrüherkennung
Krebserkrankungen werden immer eher entdeckt 21
„Stolz, Freude und ein bisschen Wehmut“
Roche übernimmt die DKFZ-Ausgründung „mtm 23
laboratories“ – ein Interview
Zur Person Der „Weltmeister im Überleben“
Manfred Lautenschläger im Porträt 25
Behandlung Mehr als nur Schmerztherapie
Ein Tag auf der Palliativstation 28
Molekulare Spürhunde
Endoradiotherapie: Krebszellen aufspüren und 31
vernichten
Stichwort: CUP-Syndrom
Magazin Rezension ab Seite 34
Serie: Helmholtz-Zentren im Porträt
Preise und Auszeichnungen
3
einblick 3/2011
KID 0800-420 30 40
Neues aus der Krebsmedizin
Diese und weitere Informationen finden Sie auch auf der Website des Krebs-
informationsdienstes (KID) des Deutschen Krebsforschungszentrums:
www.krebsinformationsdienst.de . Wenn Sie mehr über einzelne Krebsarten,
Behandlungen oder Studienergebnisse wissen möchten, können Sie sich
direkt an den KID wenden: über die kostenlose Hotline (0800-42030 40,
täglich 8.00 bis 20.00 Uhr) oder per E-Mail (krebsinformationsdienst@dkfz.de).
Rauchen fördert auch Leberkrebs
Ein weiterer Grund, mit dem Rauchen aufzuhören: Neben Lungenkrebs fördert Tabakkonsum auch die Entstehung
von Lebertumoren.
E
ine internationale Forscher- Die Forschergruppe wertete für ihre titis-C- bzw. -B-Viren fand sich bei 20
gruppe hat aktuell einen Zu- Untersuchung die Daten von 115 bzw. 13 Prozent. Massives Übergewicht
sammenhang zwischen Tabak- Leberkrebspatienten aus, die bereits gaben 16 Prozent und regelmäßigen
konsum und der Entstehung von Le- vor ihrer Erkrankung an der EPIC- massiven Alkoholkonsum zehn Pro-
berkrebs in Europa nachgewiesen. Studie teilgenommen hatten. Diese zent der Patienten an. Die Forscher
Die größte Zunahme des Leberkrebs- untersucht seit Anfang der 1990er- schließen aus den Ergebnissen, dass
Risikos beobachteten die Forscher Jahre, wie sich der Lebensstil und ein Großteil der Leberkrebserkrankun-
zwar infolge einer Infektion mit andere Faktoren auf die Krebsentste- gen in Europa auf vermeidbare Risiken
Hepatitis-C- bzw. B-Viren. In Europa hung auswirken. Das Ergebnis: Fast zurückzuführen ist.
gibt es jedoch mehr Leberkrebspatien- jeder zweite Leberkrebspatient hat in
ten, die rauchen, als solche mit einer seinem Leben geraucht (48 Prozent).
chronischen Virus-Hepatitis. Eine chronische Infektion mit Hepa-
4
einblick 3/2011
Autoimmunerkrankungen
beeinflussen Krebsrisiko
S
chon seit Langem vermuten terschiedlichen Auswirkungen auf das 33 verschiedenen Autoimmunerkran-
Forscher einen Zusammenhang Krebsrisiko könnten die verabreichten kungen und elf unterschiedliche Krebs-
zwischen Autoimmunerkrankun- Medikamente sein. Da viele dieser erkrankungen des Verdauungstrakts.
gen, bei denen das Immunsystem kör- Medikamente das Immunsystem un- Ihnen standen die Daten des schwe-
pereigene Strukturen bekämpft, und terdrücken, bekämpft es auch Tumor- dischen Krebsregisters zur Verfügung,
Krebs. Wissenschaftler des Deutschen zellen weniger effizient. Das bedingt das mit zwölf Millionen Personen die
Krebsforschungszentrums haben nun ein erhöhtes Krebsrisiko. Entzün- gesamte schwedisch Bevölkerung um-
gemeinsam mit schwedischen For- dungshemmende Medikamente da- fasst. Für Kari Hemminki ist die
schern herausgefunden, dass viele gegen können dieses Risiko mindern. wichtigste Schlussfolgerung aus den
Autoimmunerkrankungen, darunter So kann der Aspirin-Wirkstoff ASS, Studienergebnissen: „Ärzte sollten
beispielsweise Morbus Crohn oder der in vielen Rheumamedikamenten ihren Patienten mit Autoimmun-
systemischer Lupus, das Krebsrisiko enthalten ist, Krebserkrankungen vor- erkrankungen empfehlen, regelmä-
erhöhen. Andere jedoch, wie die beugen. ßig an Krebsfrüherkennungsprogram-
Rheumatoide Arthritis, gehen mit Für ihre Studie untersuchten Pro- men teilzunehmen.“
einem deutlich geringeren Darm- fessor Dr. Kari Hemminki und Kolle-
krebsrisiko einher. Grund für die un- gen die Wechselbeziehung zwischen
Mehr Krebs in Mund und Rachen
durch Humane Papillomviren
H
umane Papillomviren (HPV) moren zu-, die Anzahl HPV-negativer ten ist. Ob somit eine Impfung auch
sind vielen durch die Imp- Tumoren im Untersuchungszeitraum für Männer sinnvoll ist, muss in weite-
fung gegen Gebärmutterhals- dagegen abnahm. Dies könnte daran ren Untersuchungen geklärt werden,
krebs ein Begriff. Dass sie auch bei der liegen, dass immer weniger Menschen fordern die Wissenschaftler.
Entstehung von Tumoren in Mund rauchen und so der Tabakkonsum als
und Rachen beteiligt sind, haben Risikofaktor zurückgeht. Nach Schät-
jetzt Wissenschaftler des US-ameri- zungen der Wissenschaftler werden in
kanischen Krebsforschungszentrums den USA im Jahr 2020 mehr Menschen
nachgewiesen. Bisher galten Tabak- HPV-positive Tumoren des Mund- und
konsum und Alkohol als Hauptrisiko- Rachenraums aufweisen, als es Patien-
faktoren. tinnen mit Gebärmutterhalskrebs gibt.
Die Forscher untersuchten 271 Ge- Am häufigsten trat bei den HPV-positi-
webeproben von Karzinomen des ven Tumorgeweben HPV 16 auf, ein
Mund- und Rachenraums aus den auch bei Gebärmutterhalskrebs als be-
Jahren 1984 bis 2004. Dabei konnten sonders aggressiv bekannter Untertyp Papillomviren unter dem Elektronen-
sie nicht nur in vielen Fällen HPV der Humanen Papillomviren, der in mikroskop. Bei immer mehr Betroffenen
nachweisen; sie stellten auch fest, dass den bereits verfügbaren Impfstoffen scheinen sie der Auslöser für Krebs in
die Häufigkeit von HPV-positiven Tu- gegen Gebärmutterhalskrebs enthal- Mund und Rachen zu sein.
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einblick 3/2011
Heike Allgayer leitet die Klinische Kooperationseinheit „Molekulare Onkologie solider Tumoren“. Das Team erforscht die
Mechanismen, die zur Bildung von Metastasen führen – und das auf hohem Niveau, wie den Wissenschaftlern kürzlich von ei-
nem unabhängigen Gremium bescheinigt wurde: Die Forschung der Abteilung sei „exzellent bis hervorragend“, so die Gutachter.
• Tumorzellen auf Wanderschaft
Die Mitarbeiter der Klinischen Kooperationseinheit „Molekulare Onko-
logie solider Tumoren“ fahnden nach den Ursachen für Metastasen. Sie
suchen nach Molekülen, die verraten, ob ein Tumor wahrscheinlich streut,
aber auch nach Wegen, die Entstehung der gefährlichen Tochterge-
schwülste zu verhindern.
W
er die Wissenschaftler der mehreren Wirkstätten gleichzeitig zu Musik zu studieren und Pianistin zu
Klinischen Kooperations- arbeiten. So entschied sie sich schon werden“, verrät sie. Musik ist für sie
einheit „Molekulare Onko- als Medizinstudentin für den Spagat auch heute noch Quell der Inspiration.
logie solider Tumoren“ bei der Arbeit zwischen Klinik und Forschung. Sie er- „Beim Klavierspiel entsteht ein Flie-
besuchen möchte, muss schon einen warb einen medizinischen Doktortitel, ßen, bei dem ich oft die besten Ideen
genauen Treffpunkt vereinbaren: Die später – in den USA – zusätzlich einen habe.“
Labore der Abteilung sind sowohl im naturwissenschaftlichen und feilte Als 2002 im Universitätsklinikum
Universitätsklinikum in Mannheim dann an Forscherlaufbahn inklusive in Mannheim eine Professur für expe-
als auch in Heidelberg im Deutschen Habilitation und parallel an der Fach- rimentelle Chirurgie besetzt werden
Krebsforschungszentrum angesiedelt. arztausbildung zur Chirurgin. sollte, hatte man die Idee, dies mit ei-
Forschen an zwei Orten – das passt Heute ist Heike Allgayer Abtei- ner Kooperationseinheit im DKFZ zu
zum Lebenslauf der Abteilungsleiterin, lungsleiterin, aber auch alleinerzie- verknüpfen. Heike Allgayer war diese
Professor Heike Allgayer. Wenn die at- hende Mutter, die sich abends Zeit Stelle wie auf den Leib geschneidert:
traktive Ärztin und Molekularbiologin nimmt, sich mit ihrer 17 Monate alten nicht nur wegen ihrer enormen Viel-
von ihrem Werdegang berichtet, be- Tochter ans Klavier zu setzen. „Bevor seitigkeit und dem Ehrgeiz, immer
kommt man den Eindruck, dass sie die ich mich für Medizin und Wissen- mehrere Dinge unter einen Hut zu
Herausforderung regelrecht sucht, an schaft entschied, habe ich überlegt, bringen, sondern auch inhaltlich. „Da
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einblick 3/2011
habe ich perfekt hineingepasst, Ein Molekülpaar schneidet den hang für verschiedene Krebsarten
schließlich drehten sich bereits meine Weg frei beschrieben.
Doktorarbeiten um die molekularen Allgayers Team in Heidelberg und
Mechanismen der Metastasierung Bereits als Doktorandin beschäftigte Mannheim interessiert sich nach wie
und gleichzeitig um translationale sich Heike Allgayer mit einem Mole- vor für uPAR – nicht zuletzt dafür, wie
Forschung, also um die Übertragung külduo, das bei der Metastasierung sich ihr Wissen über das Molekül für
der Ergebnisse in die Klinik“, sagt die eine zentrale Rolle spielt: Ein Protein Therapien nutzen lässt. Erst im letzten
Forscherin, die diesen Themen seither namens u-PA (Urokinase-Plasmi- Jahr haben die Forscher festgestellt,
treu geblieben ist. nogen-Aktivator) und sein Rezeptor dass ein Anti-Malaria-Medikament
Wie und warum sich manche Krebs- u-PAR. Zusammen agieren sie wie eine namens Artesunate die Metastasie-
zellen aus der Primärgeschwulst lösen, Art molekularbiologische Schere. Mit rung bei Lungenkrebs blockieren kann.
in andere Körpergewebe wandern, ihrer Hilfe schneiden sich Krebszellen Der Wirkstoff hemmt unter anderem
sich dort niederlassen und vermehren, aus dem Gewebeverband heraus, da- u-PA. „Wenn sich dies in weiteren
darüber weiß man noch immer viel zu mit sie auf Wanderschaft gehen kön- Untersuchungen bestätigt, haben wir
wenig, sagt Heike Allgayer. „Dabei nen. Auch wenn sich die abgesiedelten ein Mittel gegen Metastasen in der
sterben rund 90 Prozent aller Krebsop- Krebszellen in einem anderen Organ Hand, das schnell bei Patienten ein-
fer nicht am Primärtumor, sondern an niederlassen, bahnt das Molekülpaar gesetzt werden kann – die Substanz
den Metastasen.“ den Weg. ist ja bereits für den Einsatz beim
Zu wissen, ob ein Tumor zum Streu- Die Wissenschaftlerin erkannte Menschen zugelassen“, betont die
en neigt, ist wichtig, um Aussagen über schon vor Jahren: Tragen Tumoren Abteilungsleiterin.
die Überlebenschancen eines Patienten des Magen-Darm-Trakts vermehrt
zu treffen. Und es hilft, die richtige Be- Moleküle des u-PA-Systems auf Hühnereier im Labor
handlung auszuwählen. Denn oft sind ihrer Zelloberfläche, so ist die Gefahr
metastasierende Tumoren resistent für Metastasen erhöht. Mittlerweile Natürlich sind uPA und uPAR nicht
gegenüber bestimmten Therapien. haben Forscher diesen Zusammen- die einzigen Mitspieler bei der Metas-
Krebsforschung mit Hühnereiern: Mohammed Abba (links) und Nitin Patil (rechts) suchen eine geeignete Stelle, um Zellen in
ein Hühnerei zu verpflanzen. Die Forscher wollen herausfinden, welche Proteine bei der Bildung von Metastasen eine Rolle spielen.
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einblick 3/2011
Die Biologin Anna Shavinskaya vergleicht an ihrem Computer die DNA-Daten von Primärtumoren und Metastasen. Sie hofft,
in deren Erbinformation die Veränderungen zu finden, die zur Streuung eines Tumors führen.
tasenbildung. Nitin Patil aus Indien haben, also eine Art Tumor gewachsen sierung besser zu verstehen“, sagt sie.
und Mohammed Abba aus Nigeria ist. Dann untersuchen sie den Hühner- Das habe einen sehr konkreten Bezug
untersuchen weitere interessante embryo. Finden sie in ihm mensch- zur Klinik, so wie sie es sich für ihre Ar-
Kandidaten, die möglicherweise mit- liche Zellen, so wissen sie, dass diese beit wünscht.
mischen, wenn sich Tumorzellen ab- eingewandert sind – ähnlich einem Die Biologin sitzt vor ihrem Compu-
siedeln. Dazu benötigen die beiden streuenden Tumor. Und je nachdem, ter. Über den Bildschirm flimmern
Forscher eine ruhige Hand – und be- ob sich die Zellen beispielsweise im Kolonnen aus Zahlen und Buchstaben.
fruchtete Hühnereier. Blut oder bereits in einem Organ befin- Sie stehen jeweils für einen einzelnen
„Wenn wir wissen wollen, ob ein Pro- den, können Abba und Patil beurteilen, untersuchten Genabschnitt, wie sie
tein an der Metastasierung beteiligt an welchem Schritt der Metastasie- erläutert. In Zusammenarbeit mit
ist, prüfen wir das zunächst in Kultur- rung das untersuchte Protein wahr- verschiedenen Kooperationspartnern
zellen“, erklärt Abba. „Anschließend scheinlich beteiligt ist. arbeitet Anna Shavinskaya Gewebe-
muss man testen, ob der Effekt auch Einzelne Faktoren zu prüfen reicht proben von Patienten mit metastasie-
im lebenden Organismus auftritt.“ aber nicht, so die Abteilungsleiterin: rendem Darmkrebs auf und vergleicht
Dafür verfrachten die Wissenschaftler „Wir kennen mittlerweile einige inter- die Proben untereinander. Wie unter-
menschliche Kulturzellen, die das essante Mechanismen, die an der Ent- scheidet sich die Erbinformation des
fragliche Protein enthalten, in ein be- stehung von Metastasen beteiligt Tumors von der des gesunden Gewe-
fruchtetes Hühnerei. Keine einfache sind“, sagt sie. „Was uns aber noch bes? Welche genetischen Veränderun-
Aufgabe, denn der Hühnerembryo darf fehlt, ist ein Gesamtüberblick.“ Das gen laufen ab, bevor sich eine Krebs-
dabei nicht zu Schaden kommen. Zu- will sie in einem neuen Projekt ganz zelle löst? Haben Metastasen, die sich
nächst ziehen die Forscher mit einer systematisch angehen, mit Hilfe eines in der Leber ansiedeln, einen anderen
Spritze vorsichtig die Luftblase ab, die vollständigen genetischen Profils von DNA-Text als solche in der Lunge? „Um
jedes Ei birgt. Dadurch entsteht an ei- gesundem Gewebe, Krebszellen und diese Fragen zu beantworten, arbeiten
ner anderen Stelle eine „Delle“. Dort Metastasen. wir eng mit Professor Roland Eils
öffnen sie das Ei vorsichtig, geben ihre Diese ehrgeizige Aufgabe kommt und seinen Bioinformatikern am
Zellen hinein und verschließen es mit unter anderem Dr. Anna Shavinskaya DKFZ zusammen“, berichtet die junge
einem Klebestreifen. zu. Die gebürtige Russin hat ihre Hei- Forscherin.
Nach sieben Tagen im Brutkasten matstadt St. Petersburg schon vor vie- Bei ihrer Analyse berücksichtigt
beginnt der eigentliche Test. Die Wis- len Jahren verlassen, um in Heidelberg Anna Shavinskaya nicht nur DNA-Ab-
senschaftler lösen zunächst die Schale Biologie zu studieren. „Das Projekt ist schnitte, die Bauanleitungen für Pro-
weiter ab. So können sie sehen, ob sich sehr umfassend, aber auch extrem teine bergen. Auch Veränderungen im
die Zellen an der Impfstelle vermehrt spannend, weil es hilft, die Metasta- Erbtext zwischen den eigentlichen Ge-
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einblick 3/2011
nen sind interessant. Seit einigen Jah- erhöhtes Risiko für bestimmte Tumo- Teamgeist zahlt sich aus
ren weiß man, dass hier verschiedene ren und für Metastasen nach sich
regulierende Elemente verschlüsselt zieht. „Dass sich junge Forscher wie Jasmin
sind. Sie steuern, ob bestimmte Gene „Es ist inzwischen klar, dass verschie- gezielt bei uns bewerben, zeigt, dass
übersetzt und Eiweißmoleküle gebil- dene Micro-RNAs für die Metastasie- wir mit unserer Arbeit in der Forscher-
det werden, und wie viele davon. rung mehrerer Krebsarten wichtig welt wahrgenommen werden“, sagt
Zu diesen Regulatoren zählen so sind“, erklärt die Teamleiterin. Einige Allgayer. Stolz ist die Wissenschaftle-
genannte Micro-RNAs. Das sind sehr davon hat ihre Gruppe bereits be- rin auch darauf, dass nach der Geburt
kurze RNA-Moleküle mit nur 21 bis 23 schrieben. Zur Verstärkung in diesem ihrer Tochter 2010 und trotz ihrer Si-
Bausteinen. Heike Allgayer und ihr Gebiet ergänzt seit Kurzem eine neue tuation als alleinerziehende Mutter
Team haben festgestellt, dass einige Mitarbeiterin aus der Schweiz die die Forschungsarbeit in ihrer Abtei-
der winzigen RNA-Schnipsel auch eine Abteilung: Jasmin Batliner hatte in lung genauso erfolgreich ist wie vor-
Rolle bei der Metastasierung spielen: Fachzeitschriften von der Rolle der her. „Das ist ein hartes Stück Arbeit“,
Eine Micro-RNA mit der Bezeichnung Micro-RNAs bei der Metastasenbil- gibt sie zu. „Wie alle jungen Mütter lei-
miR-21 verhindert beispielsweise, dung gelesen und war so fasziniert, de ich permanent unter Schlafmangel
dass der sogenannte Tumorsuppres- dass sie selbst in diesem Bereich for- und möchte aber auch meiner Tochter
sor Pdcd4 entsteht. Dieser sorgt im schen wollte. Die junge Biologin be- gerecht werden.“ Gleichzeitig muss sie
Normalfall dafür, dass Zellen nicht kam ein Stipendium des Schweizer als Wissenschaftlerin präsent bleiben.
entarten und schützt so vor Krebs. Nationalfonds und erwirbt jetzt in Erziehungsurlaub sei da nicht drin.
Mehr noch: Pdcd4 hemmt auch den Heidelberg das notwendige Know- Dass sie zudem derzeit um den Krip-
Beginn der Metastasierung. Kein how, um selbst verschiedene interes- penplatz ihrer Tochter bangen muss,
Wunder also, dass sein Verlust ein sante Micro-RNAs zu untersuchen. darüber kann sie nur den Kopf schüt-
teln: „Politiker fordern Frauen in Füh-
rungspositionen, aber ehrliche Unter-
stützung gibt es nur wenig.“
Trotzdem hat das Team im „Baby-
jahr“ der Chefin sogar mehr Fachpubli-
kationen veröffentlicht als in den Jah-
ren zuvor. „Das verdanken wir auch
dem guten Zusammenhalt in der
Gruppe“, sagt die Professorin. Heike
Allgayer beschreibt sich zwar selbst als
eine Chefin, die viel von ihren Mitar-
beitern erwartet, aber sie legt auch
Wert aufs Zwischenmenschliche. Kein
Wunder, dass sie einige ihrer Mitarbei-
ter schon lange kennt: ihren Mitkoor-
dinator der Mannheimer Abteilung
etwa noch aus Münchner Zeiten, eben-
so den Nigerianer Mohammed Abba.
„Er war als medizinischer Gaststudent
bei uns und hat mich viele Jahre
später kontaktiert, die ärztliche Routi-
ne reiche ihm nicht aus, und er hätte
gerne mehr wissenschaftliche Heraus-
forderung in seinem Leben.“ Und ein
Arzt, der forschen will, ist natürlich
herzlich willkommen im Team. „Denn
unsere wichtigste Aufgabe ist doch,
eine Brücke zu schlagen zwischen
Klinik und Wissenschaft.“
Stefanie Reinberger
Die Schweizerin Jasmin Batliner untersucht, wie sogenannte micro-RNAs an der
Entstehung von Metastasen beteiligt sind.
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einblick 3/2011
•Der Hautkrebs bahnt sich seinen Weg
Schwarzer Hautkrebs ist der gefährlichste aller Hauttumoren: Bereits in sehr
frühen Stadien verstreut dieser Krebs seine Zellen und bildet Tochter-
geschwülste. Wissenschaftler am Deutschen Krebsforschungszentrum haben
einen Mechanismus entdeckt, der dieses besonders aggressive Verhalten
erklären könnte.
Schwarzer Hautkrebs breitet sich oft schnell im Gewebe aus. Wissenschaftler am DKFZ haben jetzt herausgefunden: Der Krebs
verändert seine Umgebung so, dass sie ihm beim Einwachsen hilft.
W
eltweit verzeichnen Epi- Biologe leitet am Krebsforschungszen-
demiologen eine stark trum die Juniorgruppe „Molekulare
steigende Anzahl an Neu- Mechanismen von Kopf-Hals-Tumo-
erkrankungen am schwarzen Haut- ren“, die in die Abteilung „Signaltrans-
krebs, dem malignen Melanom: Allein duktion und Wachstumskontrolle“
in Deutschland erkranken jedes Jahr von Professor Peter Angel integriert
etwa 15 000 Menschen. Während bei ist. Zusammen mit seinen Mitarbei-
anderen Tumoren der Haut oft die tern erforscht Jochen Heß Signalwege,
operative Entfernung ausreicht, um die bei der Tumorentstehung und
den Krebs zu besiegen, ist das maligne -weiterentwicklung eine Rolle spielen.
Melanom die am häufigsten tödlich Seit eineinhalb Jahren leitet er zu-
verlaufende Hautkrankheit. Melano- sätzlich die Arbeitsgruppe „Experi-
me verteilen ihre Krebszellen schon in mentelle Kopf-Hals-Onkologie“ am
einem sehr frühen Stadium. So entste- Universitätsklinikum Heidelberg. Mit
hen die gefürchteten Metastasen, be- dieser Doppelfunktion hofft er, dazu
vorzugt in der Lunge, dem Gehirn oder beitragen zu können, dass seine
wieder in der Haut. Forschungsergebnisse schneller dem
„Melanome treten zwar eher selten Patienten zugutekommen. „Wir zielen
auf, wachsen aber dafür umso ag- mit unseren Arbeiten darauf ab, mög-
gressiver“, erläutert Privatdozent Dr. lichst frühzeitig das Streuen des Tu-
Jochen Heß vom DKFZ. „Achtzig Pro- mors zu unterbinden”, fasst der Wis-
zent aller Krebspatienten sterben an senschaftler zusammen. „Dabei sind
den Folgen der Metastasierung, nicht wir auf ein Molekül namens KLK6
aufgrund des Ursprungstumors.“ Der gestoßen; unsere Forschungsergeb-
10
einblick 3/2011nisse lassen vermuten, dass dieser Ei- in den benachbarten gesunden Haut- verbessern: Eine erhöhte Konzentra-
weißstoff beim Melanom nicht nur an zellen gebildet wird”, erklärt der Mole- tion wäre ein Anhaltspunkt, sehr ge-
allen Stufen der Entartung beteiligt kularbiologe. Gleichzeitig beobachtete nau nach Metastasen zu suchen.” KLK6
ist, sondern auch an der frühen Me- er eine stark gesteigerte Beweglichkeit wäre nicht das erste Mitglied seiner
tastasierung.” der Melanomzellen. Eine mögliche Er- Familie, das Ärzten als Hinweis auf
KLK6 gehört zu einer großen Fami- klärung dafür liefert der Wissenschaft- Krebserkrankungen dienen könnte.
lie von Proteinen, den Kallikreinen, die ler gleich mit: KLK6 aktiviert auf den Ein anderes Kallikrein, das KLK3, ist
im Körper weit verbreitet sind. Als Melanomzellen einen Rezeptor na- besser bekannt als das prostataspezi-
„molekulare Scheren” sorgen sie bei mens PAR1. Diese Aktivierung setzt in fische Antigen PSA, das bei Patienten
der Wundheilung etwa dafür, dass der Zelle Kalziumionen frei – und ge- mit Prostatatumoren vermehrt im
sich Gewebezellen aus ihrem Verband nügend Kalzium in einer Zelle ist eine Blut zu finden ist. Studien geben au-
lösen, sich zur Wunde bewegen und Grundvoraussetzung für deren Beweg- ßerdem Hinweise, dass KLK6 vielleicht
diese verschließen. Denselben Mecha- lichkeit. KLK6 erhöht also die Beweg- auch als diagnostischer Marker beim
nismus nutzen bestimmte Hautkrebs- lichkeit der Krebszellen und schafft Eierstockkrebs verwendet werden
zellen: Sie produzieren vermehrt das gleichzeitig den nötigen Platz in der könnte.
Enzym KLK6, das dann die Verbindung Umgebung. „Wenn man die KLK6-Wir- Der allerbeste Schutz vor Haut-
zwischen Gewebszellen kappt. Ist erst kung blockiert, könnte das die Fähig- krebs bleiben aber die Früherkennung
einmal der Zell-Zell-Kontakt gelöst, keit der Tumorzellen, in das umgeben- und der vorsichtige Umgang mit
hat die Krebszelle Platz genug, sich un- de Gewebe einzudringen und Metas- natürlichen wie künstlichen Sonnen-
gehindert zu vermehren und in das tasen an weiter entfernten Organen zu strahlen. Experten wissen heute, dass
Gewebe einzudringen. bilden, erheblich einschränken“, hofft Sonne, Solarien und andere UV-Quel-
Heß. Dafür sei der Rezeptor der beste len das Risiko deutlich erhöhen, an
Unfreiwillige Nachbar- Angriffspunkt, denn: „Melanomzellen einem malignen Melanom zu erkran-
schaftshilfe versklaven gewissermaßen ihre Nach- ken. Seit dem 1. Juli 2008 haben daher
barzellen. So steht ihnen auf ihrem alle gesetzlich Krankenversicherten
Krebszellen des malignen Melanoms Weg durchs Gewebe ihr benötigtes ab 35 Jahren Anspruch auf eine Haut-
hingegen produzieren KLK6 nicht Enzym immer zur Verfügung.“ Da- krebs-Früherkennungsuntersuchung,
selbst: Sie lassen es herstellen, wie neben verspricht sich der Forscher die alle zwei Jahre wiederholt wer-
Jochen Heß und seine Mitarbeiter von seiner Entdeckung auch einen den kann.
jetzt herausfanden. „In Gewebeschnitten Nutzen für die Diagnostik: „Die Mes-
von Melanompatienten konnten wir sung der Konzentration von KLK6 im Ulrike Nell
erstmals nachweisen, dass KLK6 nicht Blut könnte irgendwann die Diagnose
in den Tumorzellen selbst, sondern und Therapie von Melanompatienten
Querschnitt durch einen Haut-
krebs. Die rote Färbung zeigt
an, dass Zellen in unmittelbarer
Nähe des Tumors vermehrt das
Protein KLK-6 herstellen (Pfeil).
Dieses Protein hilft dem Krebs
dabei, sich auszubreiten.
11
einblick 3/2011•Der Schlüssel zum Zielorgan
Wenn Tumoren in fremden Organen Tochtergeschwülste bilden, passiert
das offensichtlich nicht zufällig: Viele Krebsarten streuen überwiegend in
bestimmte Organe – zum Beispiel Prostatakrebs ins Knochengewebe oder
Hautkrebs in Lunge und Gehirn. Warum, das fragen sich Wissenschaftler
rund um den Globus – auch im Deutschen Krebsforschungszentrum. Sie
The liefern nun eine mögliche Erklärung.
Distribution o
f
g r o w t h s in Cancer
secondary
of the breast. I
n der Krebsforschung sind noch
einige Rätsel ungelöst, aber ei-
P a g e t , F .r .c .s., nes führt zu besonders häufigem
By Stephe n Achselzucken unter Wissenschaftlern
– der Vorgang der Metastasierung.
S u r g e o n t o the Was dabei geschieht, ist zwar weitest-
Assistant
gehend verstanden: Einzelne Krebszel-
len lösen sich vom Tumor ab, gelangen
H o s p it a l a n d the über das Blut- oder Lymphsystem zu
West London
anderen Organen und siedeln sich dort
wieder an. Dennoch sind noch viele
p o li t a n H o s p ital Fragen offen. Fragen, auf die Professor
Metro
Hellmut Augustin Antworten finden
will – er leitet am DKFZ die Abteilung
„Vaskuläre Onkologie und Metastasie-
rung“. Bei einem der Rätsel um die Me-
to consider
AN attempt is made in this paper
tastasierung ist er jetzt der Lösung ein
Stück näher gekommen: dem Rätsel,
warum sich umherwandernde Krebs-
se, and
„metastasis“ in malignant disea zellen immer in bestimmten Organen
niederlassen und Tumorabsiedelun-
the secondary
to show that the distribution of gen bilden. In einer aktuellen Studie
untersuchten Augustin und seine Mit-
growths is not a matter of chance.
arbeiter, warum streuende Krebszel-
len von Melanomen, dem schwarzen
gans shall
What is it that decides what or
Hautkrebs, nur in bestimmten Orga-
nen Metastasen bilden. Sein Ergebnis:
ncer?
suffer in a case of disseminated ca
Die Oberflächenstruktur der Blut-
gefäße vor Ort ist mitverantwortlich
cancer
As Langenbeck says, every single
dafür, ob in einem Organ Metastasen
entstehen können oder nicht.
nism,
cell must be regarded as an orga Kein einfacher Weg
alive and capable of development. Bis Krebszellen überhaupt in ein neues
Organ gelangen, müssen sie mehrere
Hindernisse überwinden. Und nur we-
nigen gelingt es: Wissenschaftler neh-
Zitate aus einer wissenschaftlichen Publikation von Stephen Paget: men an, dass sich von einem Tumor je
Der englische Arzt und Forscher hatte bereits 1889 beobachtet, nach Größe täglich mehrere Millionen
dass manche Organe häufiger Ziele von Tumorabsiedlungen sind, Krebszellen lösen. Aber nur ein winzi-
als andere. ger Bruchteil davon bildet Metastasen.
12
einblick 3/2011Weiße sowie rote Blutkörperchen und Krebszellen (schwarz) in der Blutbahn. Die Krebszellen tragen auf ihrer Oberfläche
bestimmte Strukturen. Finden sich an der Wand eines Blutgefäßes die passenden Gegenstücke, kann die Krebszelle
das Gefäß dort leichter verlassen. Das könnte erklären, warum Metastasen nicht überall entstehen, sondern bevorzugt in
bestimmten Organen.
Die Gründe dafür sind vielfältig: Es ist winden: die Gefäßwand. Hier kom- det. Diese Verbindung ermöglicht es
beispielsweise nicht allen Krebszellen men Hellmut Augustin und seine Ver- den mit dem Blutstrom schwimmen-
möglich, in die Blut- oder Lymphbahn suche mit Melanomzellen ins Spiel. den Krebszellen nicht nur, sich an
zu gelangen. Und selbst wenn es ein- Gemeinsam mit seinem Team konnte der Gefäßwand festzuhalten, sondern
zelne geschafft haben, sterben sie oft der Wissenschaftler zeigen, dass wan- auch, das Gefäß zu verlassen und sich
ab, da ihr Zellaufbau nicht für einen dernde Melanomzellen an die Innen- in dem dahinter liegenden Organ ein-
solchen Transport ausgelegt ist. Über- seite der Gefäßwand, das Endothel, zunisten. Das passiert jedoch nicht
stehen sie diesen Weg, sind sie den- binden können. Ein Molekül auf der überall. In den Versuchen zeigte sich,
noch nicht am Ziel. Um in ein fremdes Oberfläche der Krebszelle, das so ge- dass größtenteils in Lunge, Leber
Organ zu gelangen und dort zu einer nannte EphB4, interagiert dabei mit und Niere der untersuchten Tiere
Metastase auszuwachsen, müssen dem Rezeptor ephrinB2, der sich auf neue Metastasen entstanden. „In die-
Krebszellen eine letzte Barriere über- der Innenseite der Blutgefäße befin- sen Organen besitzen die Blutgefäße
13
einblick 3/2011den Rezeptor ephrinB2“, erklärt Hell- schwülsten in der Lunge führen konn- ern, bis der Prozess der Metastasierung
mut Augustin. Metastasen bildeten ten“, erklärt Augustin seine Theorie. auch beim Menschen so gut verstan-
sich demnach in genau den Organen, Heißt das, eines der großen Rätsel den ist, dass man therapeutisch ein-
in denen die Blutgefäße den Krebszel- der Krebsforschung ist gelöst? „Der greifen kann.“ Verschiedene Firmen
len eine Art Tür öffnen, die es ihnen Prozess der Metastasierung ist der haben jedoch bereits begonnen, die
erlaubt, durch die Gefäßwand hin- bisher am schlechtesten verstandene Verbindung der beiden Oberflächen-
durchzutreten. Den passenden Schlüs- Schritt des Tumorwachstums. Damit moleküle EphB4 und ephrinB2 hin-
sel zum Türschloss haben die Krebszel- bilden unsere Versuche einen wichti- sichtlich neuer Therapien für Tumor-
len auf ihrer Oberfläche. gen Beitrag, um zu verstehen, warum patienten zu erforschen. Bis die er-
Dass Tumoren nicht wahllos Metas- Tumoren nicht wahllos in andere Or- sten Ergebnisse da sind, wird es noch
tasen streuen, ist schon sehr lange be- gane streuen“, bekräftigt Augustin. eine ganze Weile dauern. „Aber ich
kannt. Bereits Ende des 19. Jahrhun- „Allerdings ist das bisher Grundlagen- denke“, so Augustin, „dass wir da ei-
derts hatte der britische Forscher forschung, also Versuche in Zell- und nen vielversprechenden Weg einge-
Stephen Paget festgestellt, dass be- Tiermodellen. Es wird noch lange dau- schlagen haben.“
stimmte Krebsarten nur in bestimm-
ten Organen zu Metastasen führen. Laura Brockschmidt
Paget erklärte diese Beobachtung mit
seiner „seed-and-soil-Hypothese“ – zu
Deutsch „Samen und Boden“: Dem-
nach kann eine Krebszelle (der „Sa-
men“) nur auf einem bestimmten
fruchtbaren Boden (einem gewissen
Organ) anwachsen und zu einem
Streutumor führen. Mit seiner ak-
tuellen Studie hat Augustin eine
molekularbiologische Erklärung für
diese Hypothese gefunden. „Natürlich
ist es niemals allein der Aufbau
der Blutgefäße, der entscheidet, in
welchem Organ neue Metastasen ent-
stehen“, so der Forscher. Zum Bei-
spiel spielten anatomische Bedingun-
gen eine große Rolle. Darmtumoren
streuen schon deshalb häufig in die
Leber, weil die Leber das nächste Or-
gan „stromabwärts“ in der Blutbahn
ist. „Aber wir haben gezeigt, dass die
Gefäße eine wichtige Rolle dabei
spielen können, wo im Körper sich
eine Metastase bildet und wo nicht.“
Metastasierung verhindert
Die praktische Anwendung dieser Er-
kenntnisse folgte auf dem Fuße: In
nachfolgenden Versuchen fand Au-
gustins Team eine Möglichkeit, die
Metastasierung zu stoppen. Den Wis-
senschaftlern gelang es, die Melanom-
zellen daran zu hindern, an die Gefäß-
wand anzudocken, indem sie die
Interaktion zwischen den Oberflä-
chenmolekülen EphB4 und ephrinB2
blockierten. Daraufhin entstanden
keine Metastasen mehr in der Lunge.
„Wir gehen davon aus, dass die Krebs- Beim Brustkrebs finden sich Metastasen besonders häufig in Knochen,
zellen durch die fehlende Bindung die Lunge, Leber, Haut und Gehirn. Forscher am DKFZ haben eine mögliche
Blutgefäße nicht mehr verlassen und Erklärung dafür gefunden, warum Krebserkrankungen nicht zufällig in
deshalb auch nicht zu Tochterge- andere Organe streuen.
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einblick 3/2011Die Müllhalden der Zelle
Proteine sind wichtige Werkzeuge des Lebens. Doch manchmal neigen
sie dazu, miteinander zu verklumpen und eine funktionslose Masse
zu bilden. Häufen sich diese Eiweißklumpen in der Zelle an, wird der
programmierte Zelltod eingeleitet. Bei Erkrankungen wie Alzheimer ist
genau das das Fatale; bei Krebs dagegen sehen Forscher darin eine Mög-
lichkeit, die Krankheit zu bekämpfen.
P
rofessor Bernd Bukau ist Di- produzieren die meisten Zellen sie selbst wenn Proteine bereits richtig
rektor am Zentrum für Mole- ohne Unterlass, in tausenden zellei- gefaltet sind, können sie auch nach-
kulare Biologie der Universität genen „Proteinfabriken“, den Riboso- träglich wieder eine falsche Form an-
Heidelberg. Gleichzeitig leitet er am men. Zunächst setzen die Ribosomen nehmen, beispielsweise wenn sie zu
Deutschen Krebsforschungszentrum aus einem Satz von 22 verschiedenen hohen Temperaturen ausgesetzt sind.
die Abteilung „Chaperone und Pro- Bausteinen (den Aminosäuren) eine Egal, ob der Fehler bei der Herstellung
teasen“. Er erforscht bereits seit den Kette zusammen. Diese Kette verdreht oder erst später auftritt, oft neigen
1980er Jahren den Prozess der Faltung sich, bildet Schleifen und faltet sich so fehlgefaltete Proteine dazu, sich zu-
und Verklumpung von Proteinen. Pro- zu einem komplizierten Gebilde, dem sammenzulagern. Ein Beispiel hier-
teine transportieren Sauerstoff, regu- fertigen Protein. Nur in seinem rich- für ist das Hühnerei im Kochtopf: Bei
lieren den Stoffwechsel, wachen über tigen Faltungszustand, der „nativen“ hohen Temperaturen verklumpen die
Leben und Tod unserer Zellen. Ohne Form, wie Fachleute sagen, kann das Proteine im Ei und bilden eine feste
sie würde die Abwehr von Krankheits- Protein seine Funktion im Körper aus- Masse. Fachleute nennen diesen Vor-
erregern zusammenbrechen, Muskeln üben. Schon ein kleiner Fehler bei der gang „Proteinaggregation“. Er steht
könnten sich nicht zusammenziehen, Herstellung – etwa eine geringfügig im Verdacht, bei vielen Krankheiten
Blut nicht gerinnen. Eiweiße (Proteine) abweichende Reihenfolge der Ami- eine maßgebliche Rolle zu spielen. Ei-
sind für Organismen lebenswichtig. nosäuren – kann dazu führen, dass weißklumpen sind an neurodegenera-
Damit immer genügend bereit stehen, sich die Kette nicht richtig faltet. Und tiven Krankheiten wie Alzheimer oder
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einblick 3/2011Ribosom Parkinson beteiligt – Erkrankungen, „Anstandsdame“ – weil die Chaperone
die mit einer fortschreitenden Zerstö- gewissermaßen für das richtige „Be-
rung von Nervengewebe einhergehen. nehmen“ der anderen Proteine in der
Auch bei der Alterung und der Krebs- Zelle sorgen (siehe auch einblick
entstehung vermuten die Forscher 3/2007, Seite 33). Diese Aufgabe macht
einen wichtigen Einfluss von Protein- die Anstandsdamen auch für Krebs-
aggregaten. forscher interessant – denn gerade
Krebszellen produzieren jede Menge
Molekulare Anstandsdamen „Protein-Müll“. Dass sie daran nicht zu
Grunde gehen, liegt möglicherweise
In der Zelle wacht ein Arsenal von be- auch an den Chaperonen.
sonderen Proteinen, die so genannten Seither haben Forscher vieles her-
Chaperone, darüber, dass sich die neu ausgefunden: Zum Beispiel, dass ältere
gebildeten Aminosäureketten richtig Zellen weniger Chaperone produzie-
falten und die korrekte Form anneh- ren als junge, weshalb die Proteine in
men. Zudem können die Chaperone ihnen häufiger verklumpen. Gestei-
falsch gefaltete und sogar verklumpte gert wird die Chaperon-Produktion
Proteine wieder in ihre native Form dagegen in bestimmten Stresssituatio-
überführen. Schließlich kontrollieren nen, zum Beispiel unter großer Hitze.
sie sogar die Aktivität vieler korrekt Dann aktivieren Zellen den so genann-
gefalteter zellulärer Proteine, was un- ten Hitzeschock-Transkriptionsfaktor
ter anderem auch dem Zelltod, der 1 (HSF1). Er bringt die Zelle dazu, ver-
Apoptose, entgegenwirkt. „Als damals mehrt Chaperone zu bilden. Gleich-
die Chaperone entdeckt wurden, war zeitig drosselt die Zelle die Produk-
das wie eine Lawine, die losgetreten tion der anderen Proteine, so dass
wurde“, erinnert sich Bernd Bukau. auch weniger neuer Protein-Müll
„Chaperon“ ist englisch und bedeutet entstehen kann.
Krebszellen überleben durch
Proteine Chaperone
Dieser Mechanismus stellt einen mög-
lichen Angriffspunkt für Krebsmedi-
kamente dar. Denn „auch viele Tumor-
zellen bilden auf diesem Weg vermehrt
Chaperone“, erklärt Bukau, „dadurch
wirken sie sowohl der Verklumpung
von fehlgefalteten Proteinen als auch
dem eigenen Zelltod entgegen.“ Denn
wenn sich zu viel Proteinmüll in einer
Zelle ansammelt, wird das program-
mierte Selbstmordprogramm ange-
schaltet. Aufgrund der Mutationen in
ihrem Erbgut stellen gerade Krebszel-
len oft viele fehlerhafte Proteine her.
z.B. Hitze Ribosomen sind die Geburtsstätten
Die Chaperon-Müllabfuhr rettet sie
der Proteine. Damit ein Protein
richtig funktioniert, muss es auf jedoch vor dem Zelltod. Indem man
die richtige Weise gefaltet werden. bestimmte Chaperone hemme, etwa
Diese korrekte Form können Pro- die Hitzeschock-Proteine Hsp70 und
Proteinaggregat teine jedoch wieder verlieren, z.B. Hsp90, könne man Tumoren mög-
wenn sie großer Hitze ausgesetzt licherweise wirksam bekämpfen, so
sind. Dann lagern sie sich häufig zu Bukau. Diese beiden „Anstandsdamen“
funktionslosen Proteinklumpen, so- halten nämlich auch zahlreiche Pro-
genannten Aggregaten, zusammen. teine, die für die Krebsentstehung wich-
tig sind, in einem funktionstüchtigen
Zustand. Bernd Bukau zufolge laufen
international bereits erste klinische
Versuche mit Wirkstoffen, die Hsp90
blockieren. In Zellkulturen hatten diese
Wirkstoffe das Krebswachstum gehemmt.
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einblick 3/2011Aktuell erforscht der Wissenschaft- von verstorbenen Patienten, die den Proteinaggregat
ler mit seiner Arbeitsgruppe zudem, Impfstoff verabreicht bekommen hat-
wie das Hitzeschockprotein Hsp70 ten, waren die Plaques verschwunden.
es schafft, die Eiweiß-Klumpen in Dennoch war die Demenz nicht zu-
menschlichen Zellen aufzulösen. „Wir rückgegangen, im Gegenteil, der Zu-
stellen uns die Aggregate wie einen stand der Patienten hatte sich trotz
Teller Spaghetti vor“, erläutert Bukau. der Behandlung weiter verschlechtert.
Das Chaperon habe eine Tasche, die Für Haass steht dennoch fest: „Das
sich öffne und schließe und mit der Amyloid-beta-Peptid ist die Hauptur-
es sich ein Stück „Spaghetti“ wie mit sache der Erkrankung, da gibt es nichts
einer Faust greife. „Unsere Vermutung zu rütteln!“ Das Problem sei gewesen,
ist, dass zwei Chaperone gemeinsam dass die Behandlung zu spät statt-
eine Kraft auf den „Spaghettiberg“ gefunden habe. „Der Tod der Nerven-
ausüben und ihn so auseinanderzie- zellen war schon ausgelöst – wir
hen und entwirren“, erklärt der Mo- kamen einfach zu spät“, sagt der Alz-
lekularbiologe. heimer-Forscher. Er hofft nun auf eine
Studie mit Patienten, die an einer ver-
Eiweißklumpen als Ursache von erbbaren Form von Alzheimer leiden,
Alzheimer denn diese kann man schon in einem
frühen Stadium diagnostizieren. Da-
Warum überhaupt Protein-Aggregate mit könnten die Wissenschaftler ein- Chaperon
entstehen, ist bisher noch nicht end- deutig klären, ob Medikamente, die
gültig geklärt. Möglicherweise wird der Klumpenbildung entgegenwirken,
die Protein-Aggregation in der Zelle die Krankheit aufhalten können, ist
sogar organisiert durchgeführt, um Haass überzeugt.
sich vor giftigen Aminosäureketten
zu schützen – also eine Art Müllhalde, Dorothee Schulte
auf der die Zelle fehlgefaltete Proteine
entsorgt. Vielleicht ist aber genau die-
se Müllhalde das Toxische, weil sich
aus ihr giftige Substanzen permanent
herauslösen können. Letzteres trifft
wahrscheinlich beim Morbus Alzhei- Protein
mer zu. Im Gehirn verstorbener Alz-
heimer-Patienten finden sich zahlrei-
che Klumpen (Plaques) aus Amyloid-
beta-Peptiden, kleinen Eiweißstücken.
„In der Nähe der Plaques fehlen die
Verbindungen zwischen den Nerven-
zellen“, sagt Professor Christian Haass,
Leiter der Abteilung „Stoffwechselbio-
chemie“ am Adolf-Butenandt Institut
der Ludwig-Maximilians-Universität
München. Mit den Nervenzell-Verbin-
dungen geht auch die geistige Leis- Haben sich in der
tungsfähigkeit der Patienten verloren. Zelle Proteinaggre-
Die Erkrankten vergessen nach und gate gebildet, eilen
nach alles, was sie in ihrem Leben ge- die sogenannten
lernt haben: Wo sie wohnen, wie sie Chaperone her-
sich die Schuhe binden und wie ihre bei. Sie helfen den
Kinder heißen. In Deutschland leiden Proteinen dabei, sich
schätzungsweise mehr als eine Million wieder in ihre ur-
Menschen an Alzheimer. Experten sprüngliche, korrekte
rechnen damit, dass in den kommen- Form zu falten.
den Jahrzehnten die Zahl noch dras-
tisch steigen wird.
Es gab bereits klinische Studien, in
denen die Patienten eine Art Impfstoff
gegen das Amyloid-beta-Peptid erhiel-
ten. Und tatsächlich: In den Gehirnen
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einblick 3/2011Viele Krebszellen lösen sich von ihrem Tumor ab und finden den Weg in die Blutbahn. Doch nur wenige, besonders aggressive
Krebszellen sind in der Lage, auch Metastasen zu bilden.
•Die Drahtzieher
Krebsstammzellen werden nicht nur für eine Vielzahl von Krebsarten verantwort-
lich gemacht. Sie stehen auch unter dem dringenden Tatverdacht, die gefürchteten
Tochtergeschwülste eines Tumors zu bilden.
I
m Grunde ist Professor Andreas vom Haupttumor lösen, durch Blut Terror-Zellen in der Blutbahn
Trumpp so etwas wie ein FBI-Agent. und Lymphflüssigkeit schleichen und
So wie die amerikanische Bundes- dann irgendwo im Körper neue Krebs- Dass Krebsstammzellen überhaupt
polizei unter unzähligen Unschuldi- herde, sogenannte Metastasen, bilden. existieren, hat der Krebsforscher John
gen die wenigen Mörder oder poten- Hauptverdächtig sind für Trumpp Dick vom Ontario Institute for Cancer
ziellen Terroristen erkennen muss, dabei die sogenannten Krebsstamm- Research in Toronto schon 1997 bewie-
fahndet der Krebsforscher in Millionen zellen. Doch wie lassen sich diese von sen. Seitdem ist Gewissheit, dass viele
Blutzellen von Krebspatienten nach den übrigen Krebszellen unterschei- Krebserkrankungen mit einer Reihe
jenen wenigen „Terror-Zellen“, die den? Nach jahrelangen Ermittlungen von Gendefekten in einer Stammzelle
Keime für die gefürchteten Tochterge- kann Trumpps Forschergruppe am beginnen. Diese Krebsstammzellen
schwülste eines Tumors sind. Trumpp Deutschen Krebsforschungszentrum produzieren die ersten Tumorzellen,
leitet die Abteilung „Stammzellen und in Heidelberg die Krebsstammzellen die sich wiederum ungehemmt ver-
Krebs“ am DKFZ. Seit einigen Jahren nun nicht nur von Millionen anderen mehren und die Masse des Tumors bil-
schon sind er und andere Krebsfor- Zellen im Blut unterscheiden, sondern den. Chemotherapien gehen nur gegen
scher weltweit ganz speziellen Zellen auch beweisen, dass sie die Tochterge- diese sich schnell teilenden Tumorzel-
auf der Spur: jenen Zellen, die sich schwülste bilden. len vor, das Fußvolk des „Terrornetz-
18
einblick 3/2011werks Krebs“. Die Krebsstammzellen, Metastasen im Knochen aus. „Das ist
sozusagen die Anführer der Organisa- nicht nur der erste Beweis, dass sich
tion, teilen sich jedoch nur langsam unter den CTCs tatsächlich Zellen be-
und überleben. So kann sich der Tumor finden, die Metastasen auslösen kön-
nach der Chemotherapie aus den ver- nen“, erläutert Trumpp. „Mit diesem
bliebenen Krebsstammzellen wieder Testsystem können wir jetzt vor allem
neu bilden. Aber die Krebsstammzel- herausfinden, welche CTCs es sind,
len spielen vermutlich auch bei der die Metastasen bilden können, und
Metastasenbildung eine Rolle. „Wenn wie sie sich von allen anderen unter-
nur bestimmte Zellen die nötigen Ei- scheiden.“
genschaften haben, den Tumor nach Derzeit erstellt Trumpp den ersten
einer Therapie wieder zu erneuern“, Steckbrief einer Krebsstammzelle, die
erläutert Trumpp, „dann sollten auch Brustkrebsmetastasen bilden kann.
nur diese Zellen in der Lage sein, Meta- Diese Täterprofile sind den erken-
stasen zu bilden – also gewissermaßen nungsdienstlichen Methoden des
den Tumor andernorts zu erneuern.“ FBI durchaus ähnlich. Trumpp und
Beweise hierfür hofft der Forscher im Kollegen suchen nach besonderen
Blut von Krebspatienten zu finden. Strukturen auf der Oberfläche der
Denn sobald ein Tumor Anschluss an Krebsstammzellen, gewissermaßen die
das Gefäßsystem gefunden hat, ge- charakteristischen Narben oder Mut-
langen Krebszellen auch ins Blut – termale, mit denen die Täter identifi-
Forscher sprechen von zirkulierenden ziert werden können. In der Welt der
Tumorzellen, CTCs (circulating tumor Krebsforscher sind es keine Mutter-
cells). Diese CTCs nehmen Trumpp und male, sondern Proteine, die aus der
seine Kollegen genauer unter die Lupe. Hülle der Krebszellen herausragen.
Mit speziellen Geräten fischen sie die „Wir kennen noch viel zu wenige von
Krebszellen aus den Millionen ande- diesen Oberflächenproteinen, anhand
ren Zellen im Blut. Die Geräte erken- derer wir Krebsstammzellen erkennen
nen dabei bestimmte Oberflächen- könnten“, sagt Trumpp. Es seien nur
strukturen, die charakteristisch für die „zwei Hände voll“ – zu wenig, denn
mobilen Tumorzellen sind. Doch dieses nicht bei jedem Krebstyp kommen die
Verfahren ist so ungenau, wie es ein gleichen Marker vor.
Generalverdacht gegen Reisende aus
islamischen Ländern an der US-Grenze Krebszellen mit Peilsender
wäre. Denn so wenig alle Afghanen
Terroristen sind, so sind auch nicht Während Trumpp die Krebsstammzel-
alle CTCs in der Lage, Tochterge- len anhand ihres äußeren Profils cha-
schwülste zu bilden. Das können nur rakterisiert, geht sein Kollege Professor
mobile Krebszellen, die auch Stamm- Hanno Glimm vom NCT in Heidelberg
zell-Fähigkeiten haben. Doch bislang einen anderen Weg. Der Forscher ent-
wussten Forscher nicht, was diese nimmt Tumorzellen aus dem Dick-
metastasierenden Krebsstammzellen darm von Krebspatienten und implan-
auszeichnet und wie sie zu erkennen tiert diesen Zellen gewissermaßen
sind. „Da sich die CTCs nicht in Kultur eine Erkennungsmarke: Die Zellen
halten oder in Mäuse transplantieren werden mit einem Virus infiziert, des-
ließen, konnte man bisher nicht zei- sen Erbgut zufällig irgendwo im Ge-
gen, dass sie tatsächlich tumorbilden- nom der Krebszelle eingebaut wird.
de Fähigkeiten haben“, sagt Trumpp. Jede einzelne Krebszelle wird dadurch
„Aber uns ist das jetzt gelungen.“ individuell gekennzeichnet, so dass
Trumpps Mitarbeiterin Dr. Irène Bac- Glimm auch deren Tochterzellen je-
celli und Professor Andreas Schnee- derzeit identifizieren kann. Wenn aus
weiss vom Nationalen Centrum für den Reihen dieser Zellen eine Metasta-
Tumorerkrankungen (NCT) konnten se wächst, kann der verantwortliche
gemeinsam den Nachweis erbringen. Täter sofort ermittelt werden. Mit
Aus dem Blut von 600 Brustkrebs- einem solchen Peilsender versehen,
patientinnen isolierten sie CTCs und verpflanzte Glimm die Krebszellen in
spritzten sie in Mäuse, deren Immun- Mäuse – und stellte Erstaunliches fest:
system menschliche Zellen nicht ab- Nicht nur, dass nicht jede Krebszelle in
stößt. Und tatsächlich lösten die der Lage ist, erneut einen Tumor aus-
menschlichen CTCs in den Mäusen zubilden. Auch unter den Krebszellen,
19
einblick 3/2011die dazu befähigt sind, gibt es noch Neue Waffenschmiede
gewaltige Unterschiede: Eine Gruppe
von Krebsstammzellen kann nur ein Zwar haben Forscher inzwischen
einziges Mal einen neuen Tumor bil- ein klares Fahndungsbild der metasta-
den – wenn sie vom Menschen in eine sierenden Krebsstammzellen vor Au-
Versuchsmaus übertragen werden. gen und genug Beweise gegen die
Werden die Nachkommen dieser Tu- Terror-Zellen in der Hand. Doch noch
morzellen jedoch in eine zweite Maus fehlen die nötigen Mittel, ihnen
übertragen, bilden sie keinen neuen das Handwerk zu legen. Wissenschaft-
Tumor aus. Das kann nur eine Gruppe ler weltweit forschen mittlerweile
von Krebsstammzellen mit Langzeit- an Wirkstoffen speziell gegen die
wirkung. Selbst nach drei Transplan- Krebsstammzellen. Die kalifornische
tationsrunden sind diese besonders Biotech-Firma Oncomed hat sogar
aggressiven Zellen noch immer in der schon einen solchen Wirkstoff an
Lage, einen neuen Tumor zu bilden. Patienten getestet: Die Firma nutzt die
Eine dritte Gruppe von Krebsstamm- Tatsache aus, dass Krebsstammzellen
zellen hingegen scheint wie ein terro- zwei Proteine brauchen, um ihren
ristischer „Schläfer“ lange Zeit harm- Stammzellcharakter zu behalten. Ein
los zu bleiben, um erst nach mehreren speziell entwickelter Antikörper blo-
Transplantationen Krebs auszulösen. ckiert die Interaktion der beiden Pro-
„Unsere Daten zeigen, dass nicht alle teine und lässt die Krebsstammzellen
Krebsstammzellen gleich sind, son- somit zu gewöhnlichen Krebszellen
dern, dass nur ein kleiner Teil der Zel- degenerieren, die sich mit üblichen
len sich selbst erneuern und somit Chemotherapien beseitigen lassen.
über lange Zeit das Tumorwachstum Bei acht von zwölf Patienten habe das
Maus 1
unterhalten und Metastasen bilden zumindest zu einer „Stabilisierung“
kann“, sagt Glimm. Das Terrornetz- geführt, so Forschungschef Tim Hoey.
werk Krebs scheint also noch kom- Ob es so möglich sein wird, die
plexer organisiert zu sein, als zu- Bosse des Krebs-Terrors zu besiegen,
nächst angenommen. Glimms Trick ist offen. Es werden noch einige
mit der Virus-Markierung macht es Jahre vergehen, bis die neuen Wirk-
nun möglich, diese Strukturen aufzu- stoffe für die Klinik zugelassen sind.
klären und die Rolle der Krebsstamm- Trumpp und seine Ermittler-Kol-
zellen bei der Metastasierung besser legen werden in jedem Fall weiter
zu untersuchen. nach Möglichkeiten fahnden, den
Verbrechern das Handwerk zu legen.
Sascha Karberg
Maus 2
Maus 3
Manche Krebszellen können Absiedelungen bilden, andere nicht. Doch es gibt noch weitere Abstufungen, wie dieses Experiment
zeigt: Wissenschaftler aus dem NCT in Heidelberg implantierten markierte menschliche Tumorzellen in Mäuse. Nur aus wenigen
Zellen wuchsen daraufhin neue Tumoren heran (grün, gelb und rot). Die große Masse der Zellen starb dagegen (grau).
Wurden die Zellen von Maus zu Maus übertragen, änderte sich das Bild erneut: Manche Krebszellen können offensichtlich nur
ein einziges Mal Tumoren bilden (grün). Andere Zellen hatten zunächst kein Tumorwachstum ausgelöst, taten dies aber nach
einer dritten Übertragung (blau; genauere Erläuterung: s. Text).
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einblick 3/2011Sie können auch lesen
