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Krebs: Die Wurzeln des Übels reichen weit zurück

24.06.2014

Neue Erkenntnisse der molekularen Evolutionsforschung kommen aus Kiel

Jedes Jahr erkranken rund 450.000 Menschen in Deutschland an Krebs. Und alle träumen sie von einem Sieg im Kampf gegen die grausame Krankheit. Aber kann man den Krebs je völlig besiegen? Forscherinnen und Forscher der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) treten jetzt einen ernüchternden Beweis an:


Ein mikroskopischer Blick in den Tumor von Hydra. Blau: Zellkerne der Tumorstammzellen. Grün: Marker für Stammzellen, die für die Geschlechtsdifferenzierung vorprogrammiert sind. Rot: Zytoskelett der Zellen.

Foto/Copyright: Anton-Erxleben / CAU

„Krebs ist so alt wie das vielzellige Leben auf der Erde und lässt sich wohl nie ganz ausrotten“, ordnet Professor Thomas Bosch seine neuesten Forschungsergebnisse ein. Die Studie eines internationalen Teams um Bosch wurde heute (Dienstag, 24. Juni) im angesehenen Fachjournal Nature Communications veröffentlicht.

Die sogenannten Krebsgene sind uralt

Die Ursache für Tumorerkrankungen sind die sogenannten Krebsgene. Seit wann die Evolution Tumore hervorbringt, ist eine Frage, der die Wissenschaftler Tomislav Domazet-Lošo und Diethard Tautz vom Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie in Plön bereits seit einigen Jahren mit modernen bioinformatischen Methoden und Datenbanken nachgehen.

„Bei der Suche nach dem Ursprung der Krebsgene haben wir unerwarteter Weise herausgefunden, dass viele dieser Gene von den ersten Tierarten abstammen“, erläutert Domazet-Lošo. Er ist Ko-Erstautor der aktuellen Studie und ist heute am Ruder Bošković Institut und der Katholischen Universität von Kroatien in Zagreb tätig. „Unsere Daten sagten voraus, dass schon die ersten vielzelligen Tiere die meisten der Gene hatten, die beim Menschen Krebs auslösen können.“

Was bislang fehlte, war zum einen der direkte Beweis, dass diese ersten Tierarten tatsächlich an Tumoren leiden können, und zum anderen die molekulare Aufklärung der Mechanismen, die zur Tumorentstehung in ursprünglichen Organismen führten.

Tumor-Ursache: Fehlerhaft programmierter Zelltod

Dem Forschungsteam um den Evolutionsbiologen Professor Thomas Bosch vom Zoologischen Institut der Universität Kiel ist es jetzt gelungen, ein neues Verständnis über die Ursprünge von Krebs zu erlangen. Er untersucht seit Jahren die Stammzellen und die Regulation des Gewebewachstums im stammesgeschichtlich alten Polypen Hydra. „Jetzt haben wir in zwei unterschiedlichen Hydra-Arten, einem korallenähnlicher Organismus, tumortragende Polypen entdeckt“, betont Bosch das erste Ergebnis der neuen Studie. Damit sei bewiesen, dass Tumore tatsächlich in primitiven und alten Tierarten wuchern können.

Auch der zellulären Ursache der Tumore entlang der gesamten Körperachse sei das Team auf die Spur gekommen: Erstmals konnten sie zeigen, dass Stammzellen, die zur geschlechtlichen Differenzierung programmiert sind, sich massenhaft anhäufen können und dann nicht auf natürlichem Wege durch programmierten Zelltod entfernt werden. Interessanterweise sind nur weibliche Hydra-Polypen von diesen Tumoren betroffen, die dem Eierstockkrebs beim Menschen ähneln.

„Bei der weiteren molekularen Analyse der Tumore stießen wir auf ein Gen, das im Tumorgewebe drastisch hochreguliert ist und das den programmierten Zelltod normalerweise verhindert“, beschreibt Alexander Klimovich, Stipendiat der Alexander-von-Humboldt Stiftung am Zoologischen Institut der Universität Kiel und Ko-Erstautor der aktuellen Studie die zweite Erkenntnis aus der Studie. „Da eine nicht funktionierende Zelltod-Maschinerie auch bei vielen Krebsarten des Menschen für Wachstum und Ausbreitung der Tumore verantwortlich gemacht wird, tauchen hier frappierende Ähnlichkeiten zum Krebs bei Menschen auf“, so Klimovich weiter.

Als drittes konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zeigen, dass Tumorzellen invasiv sind. Das heißt, werden Tumorzellen in einen gesunden Organismus eingebracht, können sie dort ein Tumorwachstum auslösen. Aus seiner Forschung an Hydra-Arten schließt Bosch daher: „Auch die invasive Eigenschaft von Krebszellen ist stammesgeschichtlich uralt.“

Tumore haben tiefe Wurzeln in der Evolution

Die Mittel, die für den Feldzug gegen den Krebs weltweit eingesetzt werden, sind gewaltig. Allein die Ausgaben der USA für die Krebsforschung betrugen im Jahr 2012 über 500 Milliarden Dollar. Aus der weltweiten Forschung sind verbesserte Vorbeugungs-, Diagnose- und Behandlungsmethoden entstanden, die durchaus Erfolge verbuchen können. Aber gerade bei einigen häufigen Tumorerkrankungen gibt es nur langsame Fortschritte. Auch heute erliegt immer noch jeder zweite Betroffene seinem Krebsleiden. Allein in Deutschland stirbt jeder Vierte an Krebs, Tendenz steigend (World Cancer Report 2014). Diese Zahlen waren für das National Institute of Health, USA, Anlass genug, um ein Netzwerk ins Leben zu rufen (Physical Science-Oncology Centers). Diese Initiative soll die Forschungszentren aus verschiedenen Fachdisziplinen aus dem Gebiet der Krebsforschung zusammen bringen. Paul Davies, a bekannter Theoretischer Physiker und Autor, leitet eines dieser Zentren in Phoenix, Arizona. In einem Interview mit The Guardian (2012) sagte er: „Natürlich, gänzlich verstehen werden wir Krebs erst im Kontext seines biologischen Ursprungs.“ (frei übersetzt)

Laut dem Forschungsteam um Bosch sind die neuesten Erkenntnisse aus der Hydra-Forschung ein großer Meilenstein auf dem Weg zu diesem Ursprung: „Unsere Forschungen bestätigen erneut, dass alte Tiere wie die Hydra-Polypen beim Verständnis so komplexer Probleme wie ‚Krebs‘ extrem aufschlussreich sind. Außerdem macht es unsere Studie unwahrscheinlich, dass der in den siebziger Jahren ausgerufene ‚War on Cancer‘ jemals gewonnen werden kann. Aber unseren Feind von seiner Entstehung an zu kennen, ist der beste Weg, ihn zu bekämpfen, und viele Schlachten zu gewinnen“, so Bosch.

Originalpublikation:
Tomislav Domazet-Loso, Alexander Klimovich, Boris Anokhin, Friederike Anton-Erxleben, Mailin J. Hamm, Christina Lange & Thomas C.G. Bosch (2014) Naturally occurring tumours in the basal metazoan Hydra. Nature Communications

Fotos stehen zum Download bereit:
http://www.uni-kiel.de/download/pm/2014/2014-190-1.jpg
Thomas Bosch, Evolutionsbiologe an der Kieler Universität
Foto/Copyright: Claudia Eulitz/CAU

http://www.uni-kiel.de/download/pm/2014/2014-190-2.jpg
Ein Tumor-tragender Hydra-Polyp (rechts) neben einem gesunden Tier (links).
Foto/Copyright: Klimovich/ CAU

http://www.uni-kiel.de/download/pm/2014/2014-190-3.jpg
Ein Stammzellmarker-Gen ist im Tumorgewebe besonders stark aktiv.
Foto/Copyright: Klimovich/ CAU

http://www.uni-kiel.de/download/pm/2014/2014-190-4.jpg
Ein mikroskopischer Blick in den Tumor von Hydra. Blau: Zellkerne der Tumorstammzellen. Grün: Marker für Stammzellen, die für die Geschlechtsdifferenzierung vorprogrammiert sind. Rot: Zytoskelett der Zellen.
Foto/Copyright: Anton-Erxleben / CAU

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Presse, Kommunikation und Marketing, Dr. Boris Pawlowski, Text: Claudia Eulitz
Postanschrift: D-24098 Kiel, Telefon: (0431) 880-2104, Telefax: (0431) 880-1355
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