Das Wachstum von Tumorzellen folgt keinem Masterplan

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Charité – Universitätsmedizin Berlin konnten ein bislang unbekanntes regulatorisches Netzwerk aufklären, das das Wachstum von Tumorzellen kontrolliert.

Das Verständnis solcher Netzwerke spielt in der molekularen Tumorbiologie eine wichtige Rolle, um Zusammenhänge zu entschlüsseln, die in normalen Zellen und Tumorzellen festlegen, welche Moleküle in welcher Menge produziert werden. Die Studie wurde jetzt im Fachjournal Molecular Systems Biology* veröffentlicht.

Das Wachstum eines Tumors und seine Reaktion auf eine zielgerichtete Therapie werden durch Veränderungen in der Erbmasse (Mutationen) spezieller Signalmoleküle bestimmt. Diese Moleküle aktivieren über verzweigte Signalwege das genetische Programm von Tumorzellen und beeinflussen alle Prozesse, die für die Zellteilung, die Bewegungsfähigkeit der Zelle und die Metastasierung notwendig sind.
Wesentliche Steuerelemente dieses tumorspezifischen Programms sind die sogenannten Transkriptionsfaktoren. Dies sind Moleküle, die aus der genetischen Information der Erbsubstanz (DNA) die Ablesung der Boten-RNA kontrollieren und die Herstellung von Proteinen ermöglichen. Insgesamt wird so ein komplexes Netzwerk aus sich gegenseitig regulierenden Transkriptionsfaktoren aktiviert.

Während die Signalnetzwerke in humanen Tumoren bereits sehr gut charakterisiert worden sind, ist kaum bekannt, wie die Transkriptionsfaktoren zusammenspielen und sich gegenseitig regulieren. Um dieses Transkriptionsfaktor-Netzwerk aufzuklären, haben die Wissenschaftler einen neuartigen systembiologischen Forschungsansatz gewählt.
Hierbei wurde ein komplexer experimenteller Datensatz, bei dem die Transkriptionsfaktoren in Tumorzellen systematisch gestört wurden, mit Hilfe eines Computermodells analysiert. Im Ergebnis konnten die Interaktionen im Netzwerk rekonstruiert und geklärt werden, wie das Netzwerk das Tumorwachstum kontrolliert.

„Die Resultate zeigen, dass es entgegen einer bislang herrschenden Annahme keinen übergeordneten Transkriptionsfaktor gibt, der als ‚Dirigent‘ die Aktivität der anderen Faktoren kontrolliert“, erklärt Prof. Reinhold Schäfer, Leiter des Labors für Molekulare Tumorpathologie und Stellvertretender Direktor des Charité Comprehensive Cancer Centers. Stattdessen fanden sich zwei Gruppen von nahezu gleichberechtigten interagierenden Faktoren, die jeweils Teile der für das Wachstum notwendigen Gene aktivieren.
Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass die neuen zielgerichteten Therapieansätze bei Tumoren nicht nur einzelne, sondern multiple Faktoren als Angriffsziel beeinflussen und die Netzwerkstrukturen berücksichtigt werden müssen.

*Stelniec-Klotz I, Legewie S, Tchernitsa O, Witzel F, Klinger B, Sers C, Herzel H, Blüthgen N, Schäfer R. Reverse engineering a hierarchical regulatory network downstream of oncogenic KRAS. Mol Syst Biol. 2012 Jul 31;8:601. doi: 10.1038/msb.2012.32.

Kontakt:
Prof. Reinhold Schäfer
Institut für Pathologie
Stellvertretender Direktor Charité Comprehensive Cancer Center
Charité – Universitätsmedizin Berlin
t: +49 30 450 536 072
reinhold.schäfer@charite.de