Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Krebszellen schlagen zurück

02.08.2007
Heidelberger Forscher zeigen, warum Chemotherapie ihre Wirkung verlieren kann / Bisher unbekannter enzymatischer Rückkopplungsmechanismus führt zu Resistenz gegen Zellgifte und Bestrahlung

Behandlung mit Bumerang-Effekt: Vier bis sechs Wochen lang tötet ein Chemotherapie-Wirkstoff bestimmte Blutkrebszellen effektiv ab. Doch dann schlagen die Krebszellen zurück, wie Forscher am Institut für Immunologie, Abteilung Transplantationsimmunologie des Universitätsklinikums Heidelberg festgestellt haben. Im Laborversuch vermehrten sich die überlebenden Krebszellen explosionsartig. Weder hochwirksame Zellgifte noch eine Bestrahlung konnten ihnen noch etwas anhaben.

Die Biologen Dominik Fuchs und Carsten Berges aus der Arbeitsgruppe von Dr. Cord Naujokat entdeckten, dass ein bisher unbekannter enzymatischer Rückkopplungsmechanismus die Krebszellen aggressiver macht, als das bislang von anderen Resistenzmechanismen gegen Krebswirkstoffe bekannt ist. Dieses Phänomen könnte die Ursache für Rückfälle nach zunächst erfolgreicher Krebstherapie sein.

Der untersuchte Chemotherapie-Wirkstoff Bortezomib wird bisher für die Behandlung der seltenen Blutkrebsart Multiples Myelom eingesetzt und in klinischen Studien für weitere Anwendungsgebiete untersucht. Die Heidelberger Forschungsergebnisse, die bereits in zwei renommierten internationalen Fachzeitschriften publiziert wurden, könnten wichtige Hinweise für die zukünftige Anwendung sowie Studien mit Bortezomib liefern.

Mini-Evolution im Reagenzglas

Zunächst lief in den Zellkulturen der Wissenschaftler alles nach Plan: Bortezomib tötete wirkungsvoll Blutkrebszellen ab, indem es ein Enzym-System der Zellen, das so genannte Proteasom, blockierte. Doch nach vier bis sechs Wochen sind die wenigen überlebenden Krebszellen "geradezu explodiert", so Arbeitsgruppenleiter Cord Naujokat. "Wir konnten eine Mini-Evolution im Labor beobachten. Einige Zellen setzten sich aufgrund besonderer Fähigkeiten durch und wurden praktisch unsterblich. Die veränderten Zellen sind so bösartig, dass weder starke Zellgifte noch eine Bestrahlung sie abtöten können."

Ursache ist ein bislang unbekannter Rückkopplungs-Mechanismus des Proteasom-Systems. Dieser in den Zellen der meisten Lebewesen vorkommende Eiweißkomplex schneidet Proteine - und sorgt dabei wie ein intelligenter Schneider dafür, dass im Stoffwechsel der Zelle zum richtigen Zeitpunkt die notwendigen Eiweiße in ihrer korrekten Zusammensetzung vorliegen. Über einen noch unbekannten zellulären Sensor reagieren einige Krebszellen anscheinend auf die Blockade des Proteasom-Systems durch Bortezomib. Als Folge geht ein Signal an das Erbgut, was dazu führt, dass in den veränderten Krebszellen massenhaft "Schneiderwerkstätten" (Proteasome) entstehen - und in diesen wesentlich effektiver gearbeitet (Eiweiße geschnitten) wird.

Konsequenzen für die Therapie

Bortezomib ist der erste auf dem Markt zugelassene "Proteasom-Inhibitor", also ein Wirkstoff, der das Proteasom hemmt, wodurch der Stoffwechsel in den Krebszellen zum Erliegen kommt. Der Wirkstoff wird gegen das Multiple Myelom eingesetzt, eine seltene Form von Blutkrebs. Auch gesunde Zellen sind von der Therapie betroffen. Offensichtlich sind die schnell wachsenden und sich vermehrenden Krebszellen aber besonders auf die Funktion der Proteasomen angewiesen und reagieren daher empfindlicher auf deren Hemmung als normale Zellen.

In der Regel dauert eine Bortezomib-Behandlung mindestens sechs bis acht Wochen. "In unseren Laborversuchen war dies eine gefährliche Zeitspanne", so Cord Naujokat. Im nächsten Schritt wollen die Wissenschaftler nun gemeinsam mit Onkologen Patienten untersuchen, die nach einer Bortezomib-Therapie einen Rückfall erlitten haben. Sollte sich zeigen, dass in den Krebszellen dieser Patienten das Proteasom-System überaktiv ist, wäre das eine zusätzliche Bestätigung der Ergebnisse aus Cord Naujokats Labor. "Das könnte dann bedeuten, dass Bortezomib in Kombination mit anderen Wirkstoffen gegeben werden sollte."

Auch auf weitere klinische Studien könnten die Heidelberger Forschungen eine Auswirkung haben. Zur Zeit wird untersucht, ob Bortezomib gegen anderen Blutkrebsformen und gegen Tumoren eingesetzt werden kann.

Feedback-Mechanismus bei einem Enzym-System

Auch für die zellbiologische Grundlagenforschung sind die aggressiven Krebszellen interessant: Bisher war bekannt, dass Enzym-Systeme, die eine entscheidende Rolle bei der Umwandlung von Stoffen spielen, bei einer Hemmung langsamer oder gar nicht mehr arbeiten. Um ein Enzym-System zu verstärken, ist in der Regel ein Überangebot des umzusetzenden Stoffes erforderlich. Die Heidelberger Forscher konnten erstmalig beschreiben, dass sich ein Enzym-System (in diesem Falle das Proteasom) gegen seine Hemmung zur Wehr setzt - und in der Folge um so aktiver wird.

Literatur:
[1] Dominik Fuchs, Carsten Berges, Gerhard Opelz, Volker Daniel, Cord Naujokat, Increased Expression and Altered Subunit Composition of Proteasomes Induced by Continuous Proteasome Inhibition Establish Apoptosis Resistance and Hyperproliferation of Burkitt Lymphoma Cells, Journal of Cellular Biochemistry 2007, www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/fulltext/114265830/HTMLSTART

[2] Cord Naujokat, Dominik Fuchs, Carsten Berges, Adaptive Modification and Flexibility of the Proteasome System in Response to Proteasome inhibition, Biochim. Biophys. Acta 2007, doi: 10.1016/j.bbamcr.2007.05.007

Ansprechpartner:
Dr. Cord Naujokat
Institut für Immunologie
Abt. Transplantationsimmunologie
Universitätsklinikum Heidelberg
Tel.: 06221/564017
Email: Cord.Naujokat@med.uni-heidelberg.de
Bei Rückfragen von Journalisten:
Dr. Annette Tuffs
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit des Universitätsklinikums Heidelberg
und der Medizinischen Fakultät der Universität Heidelberg
Im Neuenheimer Feld 672
69120 Heidelberg
Tel.: 06221 / 56 45 36
Fax: 06221 / 56 45 44
E-Mail: annette.tuffs(at)med.uni-heidelberg.de

Dr. Annette Tuffs | idw
Weitere Informationen:
http://www.klinikum.uni-heidelberg.de/presse

Weitere Berichte zu: Bortezomib Enzym-System Krebszelle Proteasom

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Klimafolgenforschung in Hannover: Kleine Pflanzen gegen große Wellen
17.08.2018 | Leibniz Universität Hannover

nachricht Forschende entschlüsseln das Alter feiner Baumwurzeln
17.08.2018 | Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL

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: Farbeffekte durch transparente Nanostrukturen aus dem 3D-Drucker

Neues Design-Tool erstellt automatisch 3D-Druckvorlagen für Nanostrukturen zur Erzeugung benutzerdefinierter Farben | Wissenschaftler präsentieren ihre Ergebnisse diese Woche auf der angesehenen SIGGRAPH-Konferenz

Die meisten Objekte im Alltag sind mit Hilfe von Pigmenten gefärbt, doch dies hat einige Nachteile: Die Farben können verblassen, künstliche Pigmente sind oft...

Im Focus: Color effects from transparent 3D-printed nanostructures

New design tool automatically creates nanostructure 3D-print templates for user-given colors
Scientists present work at prestigious SIGGRAPH conference

Most of the objects we see are colored by pigments, but using pigments has disadvantages: such colors can fade, industrial pigments are often toxic, and...

Im Focus: Eisen und Titan in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt

Forschende der Universitäten Bern und Genf haben erstmals in der Atmosphäre eines Exoplaneten Eisen und Titan nachgewiesen. Die Existenz dieser Elemente in Gasform wurde von einem Team um den Berner Astronomen Kevin Heng theoretisch vorausgesagt und konnte nun von Genfern Astronominnen und Astronomen bestätigt werden.

Planeten in anderen Sonnensystemen, sogenannte Exoplaneten, können sehr nah um ihren Stern kreisen. Wenn dieser Stern viel heisser ist als unsere Sonne, dann...

Im Focus: Magnetische Antiteilchen eröffnen neue Horizonte für die Informationstechnologie

Computersimulationen zeigen neues Verhalten von Antiskyrmionen bei zunehmenden elektrischen Strömen

Skyrmionen sind magnetische Nanopartikel, die als vielversprechende Kandidaten für neue Technologien zur Datenspeicherung und Informationsverarbeitung gelten....

Im Focus: Unraveling the nature of 'whistlers' from space in the lab

A new study sheds light on how ultralow frequency radio waves and plasmas interact

Scientists at the University of California, Los Angeles present new research on a curious cosmic phenomenon known as "whistlers" -- very low frequency packets...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

LaserForum 2018 thematisiert die 3D-Fertigung von Komponenten

17.08.2018 | Veranstaltungen

Aktuelles aus der Magnetischen Resonanzspektroskopie

16.08.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2018

16.08.2018 | Veranstaltungen

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

Bionik im Leichtbau

17.08.2018 | Verfahrenstechnologie

Klimafolgenforschung in Hannover: Kleine Pflanzen gegen große Wellen

17.08.2018 | Biowissenschaften Chemie

HAWK-Ingenieurinnen und -Ingenieure entwickeln die leichteste 9to-LKW-Achse ihrer Art

17.08.2018 | Messenachrichten

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