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Krebsmedikament macht Zellteilung zu Zelldrittelung

12.09.2017

Taxane hemmen die Zellteilung und machen Krebszellen anfällig für Strahlentherapie. Eine aktuelle Arbeit hat untersucht, wie genau sie das tun – und welche Biomarker sich vielleicht zur Vorhersage des Therapieerfolgs eignen. Die in ‚Oncogene‘ erschienene Publikation entstand im Rahmen der Klinischen Kooperationsgruppe Personalisierte Radiotherapie bei Kopf-Hals-Tumoren am Helmholtz Zentrum München und am Klinikum der Universität München.

Die Taxan-basierte Radiochemotherapie* findet eine breite Anwendung bei der Behandlung verschiedener lokal fortgeschrittener Krebserkrankungen - unter anderem beim nicht-kleinzelligen Lungenkarzinom.


Taxane verursachen eine tripolare Zellteilung, führen also zu einer Zelldrittelung. Die Tochterzellen sind anfälliger für Strahlenschäden. DNA ist blau, Tubulin rot und Centrosomen grün angefärbt.

Quelle: Klinikum der Universität München

Zum einen hemmen Taxane die Zellteilung, zum anderen sensibilisieren sie Tumorzellen für eine strahlentherapeutische Behandlung. Wie genau das passiert, zeigen nun Forscherinnen und Forscher der Klinik für Strahlentherapie & Radioonkologie am Klinikum der Universität München und der Abteilung Strahlenzytogenetik am Helmholtz Zentrum München.

Konkret untersuchten die Wissenschaftler den Effekt von Paclitaxel, einem Vertreter der Taxane aus der Rinde der Pazifischen Eibe (Taxus brevifolia). „Anhand von zellbiologischen und biochemischen Experimenten konnten wir zeigen, dass Taxane in den Konzentrationen, in denen sie klinisch zum Einsatz kommen, eine tripolare - anstelle der normalen bipolaren - Zellteilung verursachen“, erklärt Erstautor Dr. Michael Orth vom Klinikum der Universität München.

Vereinfacht gesagt kam es statt zu einer Zellteilung zu einer Zelldrittelung. „Tumorzellen, die eine derartige Zellteilung absolviert haben, reagieren anschließend besonders empfindlich auf eine strahlentherapeutische Behandlung.“

Biomarker könnten Therapieerfolg vorhersagen

Allerdings fanden die Wissenschaftler heraus, dass nicht alle Tumorzellen die Taxan-vermittelte tripolare Zellteilung zeigen und damit empfindlich auf Strahlung reagieren. „Es sind vor allem Zellen, in denen größere Mengen der Proteinkinase AURKA und ihres Kofaktors TPX2 vorliegen“ so Studienleiterin Prof. Dr. Kirsten Lauber vom Klinikum der Universität München. Beide Moleküle sind an der Zellteilung beteiligt.

„Die klinische Relevanz konnten wir zudem in einem öffentlich zugänglichen Datensatz von 114 Lungenkrebspatienten bestätigen“, erklärt Dr. Kristian Unger, stellvertretender Leiter der Abteilung Strahlenzytogenetik am Helmholtz Zentrum München. „Jene Patienten, bei denen die Gene für AURKA und TPX2 im Tumor besonders stark angeschaltet sind, zeigten eine signifikant längere Überlebenszeit, wenn sie mit einer Taxan-basierten Radiochemotherapie behandelt wurden.“

Entsprechend hoffen die Wissenschaftler, dass sie die beiden Moleküle künftig als Biomarker einsetzen können, um Patienten zu identifizieren, bei denen eine Taxan-basierte Radiochemotherapie besonders erfolgsversprechend ist, beziehungsweise bei denen man andere Optionen wählen sollte.

Co-Autor Prof. Dr. Claus Belka, Direktor der Klinik und Poliklinik für Strahlentherapie und Radioonkologie des Klinikums der Universität München und Mitglied des Deutschen Konsortiums für Translationale Krebsforschung (DKTK), fasst entsprechende Perspektiven zusammen:

„Die vorliegende Studie identifiziert AURKA und TPX2 als erste Mechanismus-gestützte Biomarker der Taxan-basierten Radiochemotherapie. Dies ist eine wichtige Voraussetzung für personalisierte Therapieentscheidungen.“ Künftig möchten die Wissenschaftler die Moleküle weiter untersuchen und ihre Belastbarkeit als prädiktive Biomarker der Taxan-basierten Radiochemotherapie detailliert überprüfen.

Weitere Informationen

* Taxane sind natürlich vorkommende Zytostatika, also Stoffe, die das Zellwachstum beziehungsweise die Zellteilung hemmen. Von einer Radiochemotherapie (RCT) spricht man, wenn es sich um eine Kombination aus Strahlentherapie (beispielsweise mit Gammastrahlung) und Chemotherapie (etwa die Gabe von Zytostatika) handelt, mit der bösartige Tumoren behandelt werden. Sie ist oft wirksamer ist als eine alleinige Strahlen- beziehungsweise Chemotherapie.

Hintergrund:
Vor rund einem Jahr haben die Forscher bereits in ähnlicher Besetzung eine neue Methode erarbeitet, um den Krankheitsverlauf von bestimmten Hirntumoren nach der Standardtherapie vorherzusagen. Im Fachjournal ‚Oncotarget‘ konnten sie zeigen, dass vier miRNAs den entscheidenden Hinweis geben können. Ein entsprechendes Patent wurde damals angemeldet. Auch im Bereich der Schilddrüse konnten die Forscher bereits Marker für strahlungsbedingte Tumoren identifizieren. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert zudem in den kommenden fünf Jahren das Forschungskonsortium ZiSStrans mit insgesamt rund vier Millionen Euro. Ziel des Gemeinschaftsprojektes, welches am Helmholtz Zentrum München koordiniert wird, ist die Erforschung neuer Möglichkeiten, die Strahlentherapie von Tumoren im Kopf- und Halsbereich zu personalisieren.

Hier geht es zur Webseite der Klinischen Kooperationsgruppe Personalisierte Radiotherapie bei Kopf-Hals-Tumoren: https://www.helmholtz-muenchen.de/forschung/forschungseinrichtungen/klinische-ko...

Original-Publikation:
Orth, M. et al. (2017): Taxane-mediated radiosensitization derives from chromosomal missegregation on tripolar mitotic spindles orchestrated by AURKA and TPX2. Oncogene, DOI: 10.1038/onc.2017.304

Das Helmholtz Zentrum München verfolgt als Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt das Ziel, personalisierte Medizin für die Diagnose, Therapie und Prävention weit verbreiteter Volkskrankheiten wie Diabetes mellitus und Lungenerkrankungen zu entwickeln. Dafür untersucht es das Zusammenwirken von Genetik, Umweltfaktoren und Lebensstil. Der Hauptsitz des Zentrums liegt in Neuherberg im Norden Münchens. Das Helmholtz Zentrum München beschäftigt rund 2.300 Mitarbeiter und ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der 18 naturwissenschaftlich-technische und medizinisch-biologische Forschungszentren mit rund 37.000 Beschäftigten angehören. http://www.helmholtz-muenchen.de

Die selbstständige Abteilung Strahlenzytogenetik (ZYTO) untersucht strahleninduzierte Chromosomen- und DNA-Schäden in Zellsystemen und menschlichen Tumoren. Im Mittelpunkt steht die Aufklärung von Mechanismen der Strahlenkarzinogenese und -empfindlichkeit von Tumorzellen. Ziel ist es, Biomarker für den Nachweis strahleninduzierter Tumoren für die personalisierte Strahlentherapie zur Stratifizierung von Patienten zu finden. ZYTO gehört dem Department of Radiation Sciences (DRS) an. http://www.helmholtz-muenchen.de/zyto

Die LMU ist eine der führenden Universitäten in Europa mit einer über 500-jährigen Tradition. Sie bietet ein breites Spektrum aller Wissensgebiete – die ideale Basis für hervorragende Forschung und ein anspruchsvolles Lehrangebot. Es reicht von den Geistes- und Kultur- über Rechts-, Wirtschafts- und Sozialwissenschaften bis hin zur Medizin und den Naturwissenschaften. 15 Prozent der 50.000 Studierenden kommen aus dem Ausland – aus insgesamt 130 Nationen. Das Know-how und die Kreativität der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bilden die Grundlage für die herausragende Forschungsbilanz der Universität. Der Erfolg der LMU in der Exzellenzinitiative, einem deutschlandweiten Wettbewerb zur Stärkung der universitären Spitzenforschung, dokumentiert eindrucksvoll die Forschungsstärke der Münchener Universität. http://www.lmu.de

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Weitere Informationen:

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Sonja Opitz | Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt

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