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Wie wirkungsvoll ist die Vernichtung von Krebszellen?

17.08.2010
Biozentrum Innsbruck: Überraschende Forschungsergebnisse erfordern mögliches Umdenken bei Krebstherapie

Wenn jemand an Krebs erkrankt ist, gibt es verschiedene Therapiemöglichkeiten. Einige davon aktivieren den programmierten Zelltod – mittels stimulierten, körpereigenen Funktionen. Dabei werden die bösartigen Zellen zerstört.

ForscherInnen des Biozentrums an der Medizinischen Universität Innsbruck sind in einer innerhalb des vom Österreichischen Wissenschaftsfond (FWF) geförderten Sonderforschungsprogramms, „Zellproliferation und Zelltod in Tumoren“, durchgeführten Studie auf ein überraschendes Ergebnis gestoßen: Zuviel Schutz kann krank machen! „Der programmierte Zelltod dient primär dazu, beschädigte oder veränderte – und deshalb gefährliche - Zellen auszuschalten, bevor sie einen Tumor bilden. Experimente lassen nun darauf schließen, dass genau dieses gesteuerte Zellsterben selbst die Entstehung einer Krebserkrankung fördern kann“, erklärt Univ. Prof. Dr. Andreas Villunger, Leiter der Sektion für Entwicklungsimmunologie.

Die Forschungsergebnisse der Studie könnten Antworten darauf geben, warum beispielsweise nach einer Leukämie gesundete Kinder oft 20 oder 30 Jahre später andere Krebserkrankungen entwickeln. „Bei etwa 15% von Neuerkrankungen an Krebs handelt es sich mittlerweile um neue Tumortypen, die bei Krebsüberlebenden auftreten. Dies kann mit der aggressiven Apoptose-induzierenden Therapie, also die gezielte Vernichtung von fehlerhaften Zellen, bei der ersten Krebserkrankung zusammenhängen.“ Zu denselben Forschungsergebnissen wie das Team der Entwicklungsimmunologie des Biozentrums Innsbruck sind Wissenschaftler in Australien gekommen. Beide Ergebnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift Genes & Development veröffentlicht und erregten internationales Interesse. Die Ergebnisse sprechen dafür, dass MedizinerInnen die Intensität von Bestrahlung oder Chemotherapie bei Tumortherapien neu überdenken sollten. Das in den Studien verwendete Tumormodell bietet nun erstmals die Möglichkeit, die molekularen Mechanismen der Entstehung solcher Therapie-induzierten Krebserkrankungen besser zu verstehen.

Experiment: Schutzmechanismus ausschalten

„Wächter des Genoms“ nennt sich das in der Medizin gut erforschte Protein p53: Es ist in vielen Typen von entarteten Zellen verstärkt aktiv, in ruhenden Zellen kaum oder gar nicht zu finden und bei mehr als der Hälfte aller TumorpatientInnen inaktiv. Das Protein ‚ortet‘ Schäden in den Zellen und entsendet andere Proteine als Helfer: Manche hindern die beschädigte Zelle am Wachsen während andere den Schaden zu reparieren versuchen. Wenn all diese Maßnahmen nicht helfen, wird das Protein PUMA aktiviert, welches die beschädigte Zelle vernichtet. „Die Aktivierung von Apoptose gilt als zentraler Schutzmechanismus im Körper, der normalerweise Tumorentwicklung verhindern soll. Dessen Aktivierung stellt eines der wichtigsten Therapiekonzepte in der Krebsbehandlung dar. Bei einem Experiment haben wir PUMA und damit den Schutzmechanismus in Zellen ausgeschaltet. Wir erwarteten, dass diese Zellen in vivo nun in höchstem Maße anfällig für Tumorbildungen sind, wenn sie schädlicher Strahlung ausgesetzt werden.“

Gefährliche Zellmutationen durch Doppelbelastung der Stammzellen

Genau das Gegenteil war aber der Fall: Bei Lymphozyten ohne PUMA konnten keine Tumorbildungen nachgewiesen werden. Kontrollgruppen mit dem intakten PUMA-Schutzprogramm entwickelten hingegen nach mehrmaliger, Erbgut-schädigender Bestrahlung sehr wohl Lymphome. „Wahrscheinlich ein Resultat hervorgerufen von der Überarbeitung der Stammzellen des Knochenmarks“, so Villunger. Normalerweise verursache die verwendete Strahlung so viel Schaden an der DNA, dass das PUMA-Schutzprogramm aktiviert wird. Allerdings bedeutet dies auch, dass in Folge rund 90% der betroffenen Blut- und Stammzellen absterben. Die überlebenden Stammzellen müssen also einerseits den entstandenen DNA-Schaden beheben. Gleichzeitig kümmern sie sich aber auch um die Neubildung der abgestorbenen Blutzellen. „Diese Doppelaufgabe setzt die Stammzellen unter großen Druck bei der Zellteilung – was erneut Zellschäden hervorrufen kann, wenn so eine Doppelbelastung wiederholt auftritt“, erklärt Villunger. Den Stammzellen, bei welchen PUMA ausgeschaltet worden war, bleibt dieser Druck erspart, da die meisten Zellen die Strahlung überleben und die Schäden reparieren.

Bilder zur Forschungsgruppe sowie zur Studie finden Sie unter http://www.i-med.ac.at/public-relations/medienservice/

Details zur Medizinischen Universität Innsbruck

Die Medizinische Universität Innsbruck mit ihren rund 1.700 MitarbeiterInnen und ca. 3.000 Studierenden ist gemeinsam mit der Universität Innsbruck die größte Bildungs- und Forschungseinrichtung in Westösterreich und versteht sich als Landesuniversität für Tirol, Vorarlberg, Südtirol und Liechtenstein. An der Medizinischen Universität Innsbruck werden drei Studienrichtungen angeboten: Humanmedizin und Zahnmedizin als Grundlage einer akademischen medizinischen Ausbildung und das PhD-Studium (Doktorat) als postgraduale Vertiefung des wissenschaftlichen Arbeitens.

Die Medizinische Universität Innsbruck ist in zahlreiche internationale Bildungs- und Forschungsprogramme sowie Netzwerke eingebunden. In der Forschung liegen die Schwerpunkte im Bereich der Molekularen Biowissenschaften (u.a. bei dem Spezialforschungsbereich „Zellproliferation und Zelltod in Tumoren“, Proteomik-Plattform), der Neurowissenschaften, der Krebsforschung sowie der molekularen und funktionellen Bildgebung. Darüber hinaus ist die wissenschaftliche Forschung an der Medizinischen Universität Innsbruck in der hochkompetitiven Forschungsförderung sowohl national auch international sehr erfolgreich.

Rückfragen
Prof. Andreas Villunger, PhD
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Division of Developmental Immunology/Sektion für Entwicklungsimmunologie
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