Paradgmen-Wechsel in der Krebsforschung? Von Tumor-Stammzellen und ihrer Entstehung

Die Existenz von Zellen dieser Art war bis vor Kurzem noch völlig unbekannt – obwohl sie maßgeblich zur Entstehung von Tumoren beitragen können. In einem vom Wissenschaftsfonds FWF unterstützten Projekt wird nun insbesondere die „schicksalhafte“ Rolle eines einzelnen Proteins untersucht, dessen Fehlen eine wesentliche Bedeutung für Tumor-Stammzellen haben kann. Die Projektergebnisse werden Grundlagen schaffen, die eine Optimierung von bestimmten Krebstherapien ermöglichen können.

Krebszellen teilen sich sehr schnell. So entstehen Tumore. Das eifrige Teilen unterscheidet Tumorzellen von vielen anderen Zellen – und ist gleichzeitig ihre Achilles-Ferse. Denn viele Krebstherapien eliminieren ausschließlich sich rasch teilende Zellen und schonen andere. Dieser Therapieansatz funktioniert gut und hat zu großen Erfolgen geführt.

Erstaunlicherweise funktioniert er aber nicht immer nachhaltig: Tumore, die längst eliminiert schienen, regenerieren sich wieder. Die Frage, wie sich diese Tumore regenerieren können, wenn doch die sich rasch teilenden Zellen beseitigt wurden, stellte MedizinerInnen und ForscherInnen lange vor ein Rätsel. Die – prinzipiell einfache – Antwort kennt man erst seit ein paar Jahren: Nicht ALLE Tumorzellen teilen sich rasch. Sogenannte Tumor-Stammzellen teilen sich langsam, können aber Tumorzellen – und damit in Folge Tumore – neu bilden.

MACHT EINES PROTEINS
Die molekularen Mechanismen, die zur Entstehung von Tumor-Stammzellen führen, sind derzeit noch weitgehend unbekannt. Prof. Jürgen Knoblich vom IMBA – Institut für Molekulare Biotechnologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften leistet einen Beitrag, das zu ändern. Dabei hat er gemeinsam mit seinem Team bereits für eine kleine Sensation gesorgt. Dazu Prof. Knoblich: „In gewöhnlichen Stammzellen des Nervensystems fanden wir heraus, dass ein bestimmtes Protein die Vermehrung dieser Stammzellen reguliert. Ein Fehlen dieses als Brat bezeichneten Proteins führt zu einer unkontrollierten und raschen Vermehrung der Stammzellen. Vereinfacht gesagt entsteht ein Tumor.“ Damit zeigten die WissenschafterInnen, dass aus einer einzelnen Stammzelle Krebs entstehen kann und dass dafür ein einziges Protein verantwortlich ist.

ZELLSCHICKSALE
Im Detail fanden die WissenschafterInnen in Stammzellen des Nervensystems von Fruchtfliegen, dass das Protein Brat nach der Zellteilung das Schicksal der beiden dabei entstehenden Tochterzellen bestimmt: In einer Tochterzelle ist Brat vorhanden und diese entwickelt sich zu einer Körperzelle; in der anderen Tochterzelle fehlt Brat und diese Zelle bleibt eine Stammzelle.
Gleichzeitig verhindert Brat in der Körperzelle die weitere Zellteilung.
Dazu Prof. Knoblich: „Wir wollten nun herausfinden, was passiert, wenn Brat nicht nur in einer, sondern in beiden Tochterzellen fehlt. Unsere Vermutung war, dass sich beide Zellen – durch Brat nicht mehr gehindert – teilen würden, genauso ihre Tochterzellen und dann deren Tochterzellen. Dass also quasi ein ungehindertes Zellwachstum eintreten würde, das die Anzahl an Zellen rasch ansteigen lässt. Und tatsächlich wurde unsere Vermutung bestätigt.“ Nachdem es gelungen war, das Protein Brat entsprechend zu eliminieren, beobachtete das IMBA-Team eine rasante Zunahme der neuralen Stammzellen. Sie bildeten schließlich einen Tumor, der sich im gesamten Körper der Fliege ausbreitete.

Damit die Funktion von Brat noch besser verstanden wird, arbeiten die WissenschafterInnen um Prof. Knoblich nun daran, Proteine aufzuspüren, die von Brat reguliert werden. Denn ein detailliertes Verständnis der Wirkung von Brat hat eine Bedeutung, die weit über die Grundlagenforschung hinausgeht. Brat ist ein Protein, das nicht nur in Fliegen vorkommt, sondern in ähnlicher Form auch im Menschen existiert. Sollte es hier – wie vermutet – vergleichbare Funktionen für die Zellteilung von Stammzellen haben, dann könnte es auch zur Entstehung von Tumoren beim Menschen beitragen. So leistet dieses vom FWF unterstütze Projekt einen Beitrag zum Verständnis von Stammzellen – und legt Grundlagen für zukünftige Krebstherapien, die womöglich nachhaltige Wirkung zeigen.

Wissenschaftlicher Kontakt:
Prof. Jürgen Knoblich
IMBA – Institut für Molekulare Biotechnologie Dr. Bohr-Gasse 3 1030 Wien T +43 / 1 / 790 44 – 4800 E juergen.knoblich@imba.oeaw.ac.at
Der Wissenschaftsfonds FWF:
Mag. Stefan Bernhardt
Haus der Forschung
Sensengasse 1
1090 Wien
T +43 / 1 / 505 67 40 – 8111
E stefan.bernhardt@fwf.ac.at
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