Tumorzellen auf Wanderschaft

>> Sabine arbeitet in der Druckindustrie und muss dabei jeden Tag mit gefährlichen Substanzen umgehen, die zu schweren Erkrankungen wie Krebs führen können. Auf die Verwendung von Chemikalien kann aber in der modernen Arbeitswelt nicht verzichtet werden. Deshalb ist die Erforschung der zellulären Hintergründe solcher Erkrankungen eine wichtige Aufgabe des Arbeitsschutzes. Am Leibniz-Institut für Arbeitsforschung konnte das Enzym EDI3 als Ursache für krankhafte Veränderungen des Zellstoffwechsels identifiziert werden.

Das Hauptproblem bei Krebserkrankungen ist das Streuen von Tumorzellen, die sogenannte Metastasierung. Dabei verlassen Zellen ihren ursprünglichen Platz im Primärtumor und wandern über die Blut- oder Lymphbahnen in weiter entfernte Gewebe und Organe. Dort können sie sich ansiedeln und Tochtergeschwülste bilden. Diese Fähigkeit zur Bildung von Metastasen ist ein charakteristisches Merkmal von „bösartigen“ Krebserkrankungen und somit ein zentraler Ansatzpunkt für die Suche nach effektiveren Therapien.

Das Streuen von Tumorzellen geht unter anderem mit Veränderungen des Cholin-Stoffwechsels einher: Cholin als wichtiger Grundbaustein menschlicher Zellen kann nicht mehr im erforderlichen Umfang in andere lebenswichtige Substanzen umgewandelt werden. So wurde bei Brust-, Eierstock- und Prostatakrebs ein aus dem Gleichgewicht gebrachtes Verhältnis von Glycerophosphocholin (GPC) zu Phosphocholin (PC) nachgewiesen. Jedoch war bislang unbekannt, welches Enzym in den Zellen für diese Veränderungen des Stoffwechsels verantwortlich ist.

Das Forscherteam „Zelluläre Toxikologie“ unter der Leitung von Cristina Cadenas und Rosemarie Marchan untersucht den Einfluss von Stressfaktoren und toxischen Arbeitsstoffen auf den zellulären Stoffwechsel. Marchan ist zusammen mit ihren Kolleginnen Joanna Stewart und Michaela Lesjak gelungen, das bislang uncharakterisierte Enzym EDI3 (Endometrial Carcinoma Differential 3) als Ursache für pathologische Veränderungen des Stoffwechsels von Tumorzellen zu identifizieren.

Dabei wurde herausgefunden, dass EDI3 für das Aufrechterhalten des Verhältnisses von GPC zu PC verantwortlich ist. Dadurch beeinflusst das Enzym die zellulären Signalaktivitäten und verursacht ein verändertes Verhalten der Zellen, unter anderem ein gesteigertes Migrationsverhalten.

Aus der Entdeckung dieser grundlegenden Mechanismen ergeben sich neue Ansatzpunkte für die Vorbeugung und Therapie von Krebserkrankungen. So ist beispielsweise bekannt, dass durch die Einwirkung toxischer Substanzen wie der Schwermetallverbindung Cobalt(II)-chlorid (CoCl2) oder dem leberschädigenden Tetrachlormethan (CCl4) die vorhandene Menge von EDI3 in menschlichen Zellen bedeutsam verändert wird. Aus diesem Grund könnte EDI3 im Bereich der Arbeitsmedizin als Toxizitätsmarker genutzt werden, der das krebserregende Potenzial von Arbeitsstoffen anzeigt.

Zudem können an den charakteristischen Änderungen des Cholin-Stoffwechsels verbesserte therapeutische Strategien ansetzen. In den Laborversuchen führte eine gentechnisch erzeugte höhere Aktivität von EDI3 zu einer beschleunigten Zellwanderung. Wurden die Tumorzellen hingegen so verändert, dass sie besonders wenig EDI3 besitzen, zeigten sie eine entsprechend verlangsamte Migration. Eine gezielte Hemmung der EDI3-Aktivität erweist sich damit als ein vielversprechender Ansatz für neue Behandlungsmethoden.

Kontakt:
Dr. Rosemarie Marchan
Telefon: +49 231 1084-213
E-Mail: marchan@ifado.de
Das IfADo – Leibniz-Institut für Arbeitsforschung an der TU Dortmund erforscht die Potenziale und Risiken moderner Arbeit auf lebens- und verhaltenswissenschaftlicher Grundlage. Aus den Ergebnissen werden Prinzipien der leistungs- und gesundheitsförderlichen Gestaltung der Arbeitswelt abgeleitet. Das IfADo hat mehr als 220 Mitarbeiter/innen aus naturwissenschaftlichen und technischen Disziplinen. Das Institut ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft. Diese Wissenschaftsorganisation umfasst 86 Einrichtungen, die rund 17.000 Menschen beschäftigen, bei einem Jahresetat von 1,5 Milliarden Euro.