Hirntumoren: Gewebestammzelle wird zur Tumorstammzelle

Wissenschaftler aus dem Deutschen Krebsforschungszentrum wiesen zum ersten Mal nach, dass bösartige Hirntumoren direkt aus Hirn-Stammzellen entstehen. Das Protein Tlx sorgt im erwachsenen Gehirn dafür, dass aus Gewebe-Stammzellen neue Nervenzellen entstehen.

Zuviel Tlx regt bei Mäusen die Bildung bösartiger Hirntumoren aus Hirn-Stammzellen an. Auch beim Glioblastom, dem bösartigsten Hirntumor des Menschen, spielt Tlx eine Rolle. Mit Tlx ist daher erstmalig ein möglicher Angriffspunkt für zielgerichtete Therapien gegen das gefährliche Glioblastom entdeckt.

Die „Wiege“ neuer Nervenzellen im erwachsenen Gehirn ist gut bekannt: Es ist die so genannte subventrikulare Zone, eine Gewebeschicht entlang der seitlichen Hirnkammern. Hier sind die neuralen oder Hirn-Stammzellen angesiedelt, die im Bedarfsfall für die Bildung neuer Nervenzellen sorgen. Die subventrikulare Zone gilt lange schon auch als Keimzelle für eine bestimmte Art bösartiger Hirntumoren – die Gliome, deren gefährlichster Vertreter das Glioblastom ist.

Wissenschaftler aus den Abteilungen von Professor Dr. Günther Schütz und Professor Dr. Peter Lichter im Deutschen Krebsforschungszentrum zeigten kürzlich bei Mäusen, dass Hirn-Stammzellen in der subventrikularen Zone durch ein bestimmtes Molekül gekennzeichnet sind: Das Protein Tlx, ein so genannter Transkriptionsfaktor, regt die Aktivität verschiedener Gene an. Beim erwachsenen Tier wird Tlx ausschließlich in Hirn-Stammzellen gebildet. Schalteten die Wissenschaftler Tlx aus, so ließen sich keine Stammzellen im Gehirn mehr nachweisen und die Neubildung junger Nervenzellen versiegte. Das Funktionieren der Stammzellen ist offenbar von der Anwesenheit dieses Proteins abhängig.

In ihrer neuen Studie machten die Teams von Günther Schütz und Peter Lichter gemeinsam mit Professor Dr. Guido Reifenberger, Universität Düsseldorf, nun die Gegenprobe: Was passiert, wenn die Tlx-Produktion gesteigert wird? Durch einen molekularbiologischen Trick veranlassten die Forscher die Hirn-Stammzellen von Mäusen zur Tlx-Überproduktion. Die Folge war, dass die Zellteilungsaktivität in der subventrikulären Zone anstieg, die Zellen ihre angestammte Umgebung, die so genannte Stammzellnische, verließen und Glioblastom-ähnliche Gewebeveränderungen ausbildeten. Schalteten die Wissenschafter zusätzlich noch das Protein p53 als wichtigste Krebsbremse experimentell aus, so entstanden aus den Krebsvorläufern invasiv wachsende Glioblastome.

Darüber hinaus entdeckten die Wissenschaftler, dass Stammzellen mit gesteigerter Tlx-Produktion die Gefäßneubildung anregen. Dies ermöglicht den Zellen, in weiter entfernte Bereiche des Gehirns einzuwandern und so das typische korallenstockartige Wachstum des Glioblastoms zu erzeugen.

„Wir erkennen Hirn-Stammzellen spezifisch an ihrer Tlx-Produktion. Wenn wir diese ankurbeln, verwandelt sich die Gewebe-Stammzelle in eine Krebs-Stammzelle, aus der bösartige Glioblastome entstehen – daher können wir nun erstmals die Hirn-Stammzellen direkt für die Entstehung von Hirntumor-Stammzellen verantwortlich machen“, erklärt Günther Schütz.

Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass sie auf der Basis dieser Ergebnisse aus der zellbiologischen Grundlagenforschung neue Therapien gegen das gefährliche Glioblastom entwickeln können. Tlx scheint nicht nur im Mäuse-Gehirn eine verhängnisvolle Rolle zu spielen: Im Tumorgewebe von Glioblastom-Patienten entdeckten Lichter und Reifenberger, dass das Tlx-Gen häufig vervielfältigt ist und daher mehr Tlx-Protein gebildet wird. „Offenbar sind auch beim Menschen die Hirntumor-Stammzellen auf Tlx angewiesen. Daher können wir nun versuchen, Therapien zu entwickeln, die sich ganz spezifisch gegen Tlx-produzierende Zellen richten“, beschreibt Schütz die nächsten Schritte. Mit den Mäusen, deren Hirnstammzellen zuviel Tlx produzieren, steht ihm ein ideales Modellsystem für solche Untersuchungen zur Verfügung.

Hai-Kun Liu, Ying Wang, Thorsten Belz, Dagmar Bock, Andrea Takacs, Bernhard Radlwimmer, Sebastian Barbus, Guido Reifenberger, Peter Lichter und Günther Schütz: The nuclear receptor tailless induces long term neural stem cell expansion and brain tumor initiation. Genes & Development, 1. April 2010

Das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) ist die größte biomedizinische Forschungseinrichtung in Deutschland und Mitglied in der Helmholtz-Gemeinschaft deutscher Forschungszentren. Über 2.000 Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen, davon 850 Wissenschaftler, erforschen die Mechanismen der Krebsentstehung und arbeiten an der Erfassung von Krebsrisikofaktoren.

Sie liefern die Grundlagen für die Entwicklung neuer Ansätze in der Vorbeugung, Diagnose und Therapie von Krebserkrankungen. Daneben klären die Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen des Krebsinformationsdienstes (KID) Betroffene, Angehörige und interessierte Bürger über die Volkskrankheit Krebs auf. Das Zentrum wird zu 90 Prozent vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und zu 10 Prozent vom Land Baden-Württemberg finanziert.

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Dr. Stefanie Seltmann idw

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