Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Metastasen-Stammzellen bei Brustkrebs entdeckt

22.04.2013
Wissenschaftler vom Deutschen Krebsforschungszentrum und vom NCT Heidelberg wiesen im Blut von Brustkrebspatientinnen erstmals Krebszellen nach, die Metastasen auslösen können.

Die Metastasen-induzierenden Zellen weisen Merkmale von Krebs-Stammzellen auf und sind durch drei Oberflächenproteine charakterisiert. Patientinnen, in deren Blut eine große Anzahl dieser Zellen nachweisbar ist, zeigen einen ungünstigeren Krankheitsverlauf.


Aus dem Blut von Brustkrebspatientinnen isolierte zirkulierende Tumorzellen bilden eine Metastase im Knochenmark der Mäuse. Der Stammzell-Marker CD44 ist rot gefärbt. Quelle: Irène Baccelli, DKFZ

Das Muster der drei Moleküle kann daher als Biomarker für den Verlauf der Erkrankung dienen. Die Wissenschaftler wollen nun die charakteristischen Oberflächenmoleküle als Zielstrukturen für spezifische Therapien von fortgeschrittenem Brustkrebs prüfen.

Einzelne Krebszellen, die sich vom Tumor abgelöst haben und in der Blutbahn zirkulieren, gelten als verantwortlich für die Entstehung von Metastasen. Diese gefürchteten Absiedlungen des Tumors sind Hauptursache für die Krebssterblichkeit. Lassen sich im Blut eines Krebspatienten zirkulierende Tumorzellen (engl.: circulating tumor cells; CTCs) nachweisen, ist dies zwar mit einer schlechteren Prognose verbunden – trotzdem fehlte der experimentelle Beweis, ob sich unter den CTCs im wahrsten Sinne des Wortes die „Keimzellen“ der Metastasen befinden.

„Wir waren davon überzeugt, dass unter den verschiedenen zirkulierenden Tumorzellen nur einige wenige in der Lage sind, eine neue Tochtergeschwulst in einem anderen Organ zu bilden. Denn viele Patienten entwickeln keine Metastasen, obwohl Krebszellen in ihrem Blut zirkulieren“, sagt Prof. Andreas Trumpp. Der Stammzellexperte leitet im Deutschen Krebsforschungszentrum die Abteilung für Krebs und Stammzellen und darüber hinaus das Heidelberger Institut für Stammzelltechnologie und Experimentelle Medizin (HI-STEM) im DKFZ. „Die Metastasierung ist ein komplexer Prozess und Krebszellen brauchen ganz bestimmte Fähigkeiten dazu. Unsere Hypothese war, dass die Eigenschaften der Krebs-Stammzellen, die therapieresistent und sehr mobil sind, am besten dazu passen“, so Andreas Trumpp.

Um die Metastasen-initiierenden Zellen experimentell nachzuweisen, entwickelte Irène Baccelli aus Trumpps Team einen Transplantationstest. In Zusammenarbeit mit Prof. Andreas Schneeweiss am Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen (NCT) Heidelberg sowie mit Kollegen vom Institut für Tumorbiologie in Hamburg und dem Pathologischen Institut des Universitätsklinikums Heidelberg analysierten die Forscher das Blut von mehr als 350 Brustkrebspatientinnen. Anhand bestimmter Oberflächenmoleküle isolierte Baccelli zirkulierende Tumorzellen aus dem Blut und transplantierte diese direkt ins Knochenmark von Mäusen mit defektem Immunsystem. „Das Knochenmark bietet den Krebszellen eine ideale Nische, um sich anzusiedeln“, erklärt Trumpp. Nach insgesamt mehr als hundert solcher Übertragungen entwickelten tatsächlich einige der Tiere Metastasen in Knochen, Lunge und Leber.

Damit war bewiesen, dass die CTCs Keimzellen der Metastasen enthalten – wenn auch offenbar nur in geringer Frequenz. Was aber zeichnet diese Zellen aus? Um ihre molekularen Eigenschaften zu charakterisieren, analysierten die Forscher die Oberflächenmoleküle der CTCs, bei denen die Zelltransplantation zu Metastasen geführt hatte.

Drei Moleküle kennzeichnen die Metastasen-Stammzelle

In einer systematischen Fahndungsaktion isolierte Baccelli aus den CTCs zunächst Zellen, die ein typisches Eiweiß für Brustkrebs-Stammzellen auf ihrer Oberfläche tragen (CD44). Das Protein hilft der Zelle, sich im Knochenmark festzusetzen. Diese Zellpopulation wurde wiederum nach bestimmten Oberflächenmarkern durchkämmt, die den Zellen beim Überleben in fremdem Gewebe helfen. Dazu zählt beispielsweise ein Signalmolekül, das vor Angriffen des Immunsystems schützt (CD47) sowie einen Oberflächenrezeptor, der die Wanderbereitschaft und Invasionsfähigkeit der Zellen steigert (MET).

Mit einem speziellen Gerät, dem Zellsorter, konnten die Forscher anschließend solche CTCs isolieren, die alle drei Merkmale (CD44, CD47, MET) zugleich aufwiesen. Dass es sich bei ihnen tatsächlich um die Keimzellen der Metastasen handelt, bewies ein erneuter Durchgang im Transplantationstest.
Je nach Patientin machten Zellen, die alle drei Oberflächenmoleküle ausbilden („dreifach-positiv“), zwischen 0.6 und 33 Prozent der gesamten CTCs aus. „Interessanterweise tragen ausschließlich CTCs mit dem Stammzellmarker CD44 die Kombination der beiden anderen Oberflächenmoleküle“, sagt Irène Baccelli. „Es sieht daher so aus, als handle es sich bei den dreifach-positiven Zellen um eine spezialisierte Untergruppe der Brustkrebs-Stammzellen, die im Blut zirkulieren.“

Dreifach positive Zellen als prognostischer Biomarker

Sind die dreifach-positiven Zellen ein präziserer Biomarker für den Verlauf der Brustkrebserkrankungen als die Anzahl der CTCs allein? Beim Fortschreiten der Erkrankung, so beobachteten die Forscher an einer kleinen Gruppe von Patientinnen, steigt die Anzahl der dreifach-positiven Zellen an, nicht jedoch die Gesamtzahl der CTCs. Patientinnen mit einer besonders hohen Zahl an dreifach-positiven Zellen hatten darüber hinaus besonders viele Metastasen und eine sehr viel ungünstigere Prognose als Frauen, bei denen nur wenige dieser Metastasen-induzierenden Zellen nachgewiesen wurden. „Insgesamt haben die dreifach-positiven Zellen wohl eine wesentlich höhere biologische Relevanz für das Fortschreiten der Erkrankung als die bisher untersuchten CTCs “, erklärt Andreas Schneeweiss. Diese neuen Ergebnisse sollen nun in einer großen Studie bestätigt werden.

Dass ausgerechnet die beiden Proteine CD47 und MET Metastasen-induzierende Zellen kennzeichnen, ist für Andreas Trumpp eine gute Nachricht: Gegen CD47 werden bereits therapeutische Antikörper entwickelt, die die Funktion des Moleküls blockieren. Eine Substanz, die die Aktivität des MET-Rezeptors hemmt, ist bereits zugelassen und zeigt gute Wirkung bei einer bestimmten Form von Lungenkrebs. Der Wirkstoff kann möglicherweise auch Brustkrebspatientinnen helfen, bei denen die Metastasen-induzierenden Zellen nachgewiesen wurden. „Wir haben mit den dreifach-positiven Zellen nicht nur einen vielversprechenden Biomarker für den Verlauf von metastasierendem Brustkrebs gefunden, sondern damit gleichzeitig auch neue mögliche therapeutische Ansätze für fortgeschrittenen Brustkrebs aufgezeigt“, freut sich Andreas Trumpp.

Irène Baccelli, Andreas Schneeweiss, Sabine Riethdorf, Albrecht Stenzinger, Anja Schillert, Vanessa Vogel, Corinna Klein, Massimo Saini, Tobias Bäuerle, Markus Wallwiener, Tim Holland-Letz, Thomas Höfner, Martin Sprick, Martina Scharpff, Frederik Marmé, Hans Peter Sinn, Klaus Pantel, Wilko Weichert und Andreas Trumpp: Identification of a population of blood circulating tumor cells from breast cancer patients that initiates metastasis in a xenograft assay. Nature Biotechnology 2013, DOI: 10.1038/nbt.2576

Dr. Stefanie Seltmann | idw
Weitere Informationen:
http://www.dkfz.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Möglicher Zell-Therapieansatz gegen Zytomegalie
22.02.2017 | Medizinische Hochschule Hannover

nachricht Erster Atemzug prägt Immunsystem nachhaltig
22.02.2017 | CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften

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: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

6. Internationale Fachkonferenz „InnoTesting“ am 23. und 24. Februar 2017 in Wildau

22.02.2017 | Veranstaltungen

Wunderwelt der Mikroben

22.02.2017 | Veranstaltungen

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Ursache für eine erbliche Muskelerkrankung entdeckt

22.02.2017 | Medizin Gesundheit

Möglicher Zell-Therapieansatz gegen Zytomegalie

22.02.2017 | Biowissenschaften Chemie

Meeresforschung in Echtzeit verfolgen

22.02.2017 | Geowissenschaften