Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Von der Krebszelle zum Gehirntumor: Mikroskopie zeigt Bildung von Metastasen in Echtzeit

21.12.2009
Bis zu 25 Prozent aller Krebspatienten entwickeln Metastasen im Gehirn - oft auch lange nach einer erfolgreichen Behandlung des Ursprungstumors.

Dann aber ist die Prognose meist schlecht. Bislang war weitgehend unklar, welche Mechanismen Gehirnmetastasen entstehen lassen. Nun haben Forscher um den Mediziner Dr. Frank Winkler der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München in Echtzeit verfolgen können, welche Schritte zur Bildung dieser Tumoren zwingend erforderlich sind - und welche die Krebszellen in eine "Sackgasse" führen, so dass keine Metastasen entstehen.

Zudem konnten die Wissenschaftler zeigen, dass das Krebsmedikament Avastin die für Tumoren essenzielle Neubildung von Gefäßen blockiert und so die Bildung von Metastasen verhindert. "Wir hoffen nun, dass unsere Ergebnisse helfen, bereits vorhandene Krebstherapien zu optimieren und neue Wirkstoffe zu entwickeln, die gezielt auf bestimmte Stadien der Metastasenbildung Einfluss nehmen", sagt Winkler. (Nature Medicine online, 20. Dezember 2009)

Meist sind es die Metastasen, nicht der Ursprungstumor, die für Krebspatienten tödlich sind. Eine besonders schlechte Prognose ist mit Metastasen im Gehirn verbunden. Diese Tumoren entstehen häufig bei Lungen-, Brust- und Hautkrebs und sind kaum zu behandeln. In der Regel kann das Wachstum der Hirnmetastasen nur verzögert, nicht aber aufgehalten werden. Den Patienten bereiten sie sehr belastende Beschwerden, etwa Kopfschmerzen und Übelkeit, aber auch neurologische Symptome wie Lähmungen und Sprachverlust. "Leider beobachten wir Hirnmetastasen heute häufiger als früher", sagt Dr. Frank Winkler, Leiter der Forschergruppe Neuroonkologie an der Neurologischen Klinik und Poliklinik der Universität München. "Die verbesserte Therapie von Krebserkrankungen hat zwar dazu geführt, dass die Betroffenen länger überleben. Doch dadurch entwickeln bedauerlicherweise auch mehr Patienten Metastasen im Gehirn."

Wie diese Metastasen entstehen, war bislang weitgehend ungeklärt. In enger Zusammenarbeit mit Professor Jochen Herms vom Zentrum für Neuropathologie und Prionforschung der LMU und Forschern vom Max-Planck-Institut für Neurobiologie in Martinsried bei München ist es Winkler und seinen Mitarbeiterinnen Yvonne Kienast und Louisa von Baumgarten nun erstmals gelungen, das Schicksal einzelner Krebszellen über Wochen und Monate in Echtzeit zu verfolgen - bis hin zur Entwicklung großer Hirnmetastasen. Möglich war dies dank einer neuartigen Anwendung der sogenannten Zwei-Photonen-Mikroskopie. Diese erlaubt es, auch tiefer liegende Regionen des lebenden Gehirns bis in kleinste Einzelheiten sichtbar zu machen. "Wir konnten die Stadien der Metastasenbildung im Gehirn quasi live mitverfolgen", erläutert Yvonne Kienast.

Zwei unterschiedliche Farbstoffe ließen die Blutgefäße grün, die - von den Forschern injizierten - Tumorzellen dagegen rot aufleuchten. Über einen Zeitraum von mehreren Wochen konnten die Wissenschaftler dann beobachten, dass für die Bildung einer Gehirnmetastase insgesamt vier Schritte notwendig sind. Als erstes müssen die Tumorzellen im Blut an einer Gabelung im Adergeflecht hängen bleiben. "Anders als bislang vermutet, genügt dieser Schritt aber nicht zur Metastasenbildung", berichtet Winkler. "Wir konnten sehen, dass die Zellen erst noch durch winzige Löcher in der Gefäßwand nach außen dringen müssen, um sich dann in einem dritten Schritt von außen an die Ader anzuheften." Dann können die Tumorzellen bereits Mikrometastasen aus vier bis 50 Zellen bilden.

Doch erst ein vierter Schritt ist der eigentliche Startschuss für die Entwicklung einer klinisch relevanten Hirnmetastase: Dabei verschmelzen mehrere benachbarte Mikrometastasen und bilden neue Blutgefäße aus. Diese sogenannte Angiogenese liefert der Geschwulst alle nötigen Nährstoffe und erlaubt so ein schnelles und ungebremstes Tumorwachstum. Welche "Sackgassen" in der Entwicklung die Metastasenbildung verhindern, wurde im Versuch aber auch deutlich. "Dies geschieht etwa, wenn die Krebszellen nicht aus den Adern gelangen, wenn sie nicht von außen an die Gefäßwand anheften oder aber keine neuen Blutgefäße bilden können", so Winkler. Ohne Angiogenese starben selbst Krebszellen ab, die sich bereits an die Außenwand einer Ader angeheftet und zunächst stark vermehrt hatten.

Wie Winkler und sein Team nachweisen konnten, ruhen viele Krebszellen, um sich erst nach relativ langer Zeit zu vermehren. "Das könnte erklären, warum Metastasen oftmals erst Jahre nach einer erfolgreichen Therapie entstehen", sagt der Mediziner. Aber auch in diesem Ruhezustand ist der direkte Kontakt zu einem Blutgefäß essenziell für das Überleben der Tumorzellen. All diese Ergebnisse sollen nun die Versorgung der Patienten verbessern. So konnten die Forscher bereits zeigen, dass das Krebsmedikament Avastin die Angiogenese blockiert, so dass Mikrometastasen dauerhaft in einem Schlummerzustand gehalten werden. "Wir wollen nun auch noch andere Krebsmedikamente in ihrer Wirkung testen", berichtet Winkler. "Zudem könnten dank dieser Einsichten aber auch neue Substanzen entwickelt werden, die eine Prävention oder bessere Behandlung von Metastasen ermöglichen." (ca/suwe)

Publikation:
"Real-time imaging reveals the single steps of brain metastasis formation";
Yvonne Kienast, Louisa von Baumgarten, Martin Fuhrmann, Wolfgang E.F. Klinkert, Roland Goldbrunner, Jochen Herms und Frank Winkler;
Nature Medicine online; 20. Dezember 2009;
DOI: 10.1038/nm.2072
Ansprechpartner:
Dr. Frank Winkler
Neurologische Klinik und Poliklinik der Universität München
Forschergruppe Neuroonkologie
Tel.: 089 / 7095 - 3904
E-Mail: Frank.Winkler@med.uni-muenchen.de

Luise Dirscherl | idw
Weitere Informationen:
http://www.nefo.med.uni-muenchen.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress
23.02.2018 | Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT)

nachricht Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren
23.02.2018 | Max-Planck-Institut für molekulare Genetik

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Vorstoß ins Innere der Atome

Mit Hilfe einer neuen Lasertechnologie haben es Physiker vom Labor für Attosekundenphysik der LMU und des MPQ geschafft, Attosekunden-Lichtblitze mit hoher Intensität und Photonenenergie zu produzieren. Damit konnten sie erstmals die Interaktion mehrere Photonen in einem Attosekundenpuls mit Elektronen aus einer inneren atomaren Schale beobachten konnten.

Wer die ultraschnelle Bewegung von Elektronen in inneren atomaren Schalen beobachten möchte, der benötigt ultrakurze und intensive Lichtblitze bei genügend...

Im Focus: Attoseconds break into atomic interior

A newly developed laser technology has enabled physicists in the Laboratory for Attosecond Physics (jointly run by LMU Munich and the Max Planck Institute of Quantum Optics) to generate attosecond bursts of high-energy photons of unprecedented intensity. This has made it possible to observe the interaction of multiple photons in a single such pulse with electrons in the inner orbital shell of an atom.

In order to observe the ultrafast electron motion in the inner shells of atoms with short light pulses, the pulses must not only be ultrashort, but very...

Im Focus: Good vibrations feel the force

Eine Gruppe von Forschern um Andrea Cavalleri am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg hat eine Methode demonstriert, die es erlaubt die interatomaren Kräfte eines Festkörpers detailliert auszumessen. Ihr Artikel Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, nun online in Nature veröffentlich, erläutert, wie Terahertz-Laserpulse die Atome eines Festkörpers zu extrem hohen Auslenkungen treiben können.

Die zeitaufgelöste Messung der sehr unkonventionellen atomaren Bewegungen, die einer Anregung mit extrem starken Lichtpulsen folgen, ermöglichte es der...

Im Focus: Good vibrations feel the force

A group of researchers led by Andrea Cavalleri at the Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter (MPSD) in Hamburg has demonstrated a new method enabling precise measurements of the interatomic forces that hold crystalline solids together. The paper Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, published online in Nature, explains how a terahertz-frequency laser pulse can drive very large deformations of the crystal.

By measuring the highly unusual atomic trajectories under extreme electromagnetic transients, the MPSD group could reconstruct how rigid the atomic bonds are...

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Von festen Körpern und Philosophen

23.02.2018 | Veranstaltungen

Spannungsfeld Elektromobilität

23.02.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vorstoß ins Innere der Atome

23.02.2018 | Physik Astronomie

Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics