04.07.2019 11:50
Einzelzelluntersuchungen decken unerwartete Unterschiede von Darmkrebszellen auf
Krebs entsteht oft durch Veränderungen in Genen, die für die Kommunikation und die Informationsverarbeitung in Zellen wichtig sind. Viele moderne Therapien setzen daher darauf, in diese veränderten Informationskanäle der Zellen einzugreifen. Wissenschaftlern vom Deutschen Krebskonsortium DKTK an der Charité – Universitätsmedizin Berlin ist es nun gelungen, auf Einzelzellebene Auswirkungen charakteristischer Genmutationen zu beschreiben. Dieser experimentelle Ansatz könnte der Behandlung von Darmkrebs neue Wege eröffnen.
Im DKTK verbindet sich das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) in Heidelberg als Kernzentrum langfristig mit onkologisch besonders ausgewiesenen universitären Partnerstandorten in Deutschland.
Beim Darmkrebs sind zwei Gene besonders häufig mutiert, die als KRAS und BRAF bezeichnet werden. Die genetischen Veränderungen in KRAS oder BRAF aktivieren in beiden Fällen denselben Signalweg. Als Reaktion auf diese Signale beginnen die Zellen, sich unkontrolliert zu teilen.
Plötzlich gesund
Fortschreitende Naturerkenntnis, ganz allgemein gesprochen, ‘Wissenschaft’, ist der stärkste Feind des medizinischen Wunders. Was unseren Vorfahren als Wunder erschien, was einfache Naturvölker heute noch in heftige Erregung versetzt, das berührt den zivilisierten Menschen längst nicht mehr.
Doch es gibt einen Gegensatz, der jedem Denkenden sofort auffällt: der unerhörte, durchaus nicht abgeschlossene Aufstieg der wissenschaftlichen Heilkunde und die ebenso unerhörte Zunahme der Laienbehandlung und der Kurpfuscherei. Man schätzt die Zahl der Menschen, die der Schulmedizin kein Vertrauen schenken, auf immerhin 50 Prozent.
Wie kann es sein, daß Laienbehandler und Kurpfuscher immer wieder spektakuläre Erfolge aufweisen, von denen die Sensationspresse berichtet?
Der Autor geht dieser Frage nach und kommt zu interessanten Erkenntnissen, aus denen er Vorschläge für eine bessere Krankenbehandlung durch seine ärztlichen Standesgenossen ableitet.
Bislang gingen die Mediziner davon aus, dass die Veränderungen in diesen beiden Genen zu ähnlichen Wachstumssignalen in allen Krebszellen führen. Diese Annahme scheint jedoch falsch zu sein, wie die Wissenschaftler um Markus Morkel und Nils Blüthgen vom Deutschen Krebskonsortium (DKTK) an der Charité – Universitätsmedizin Berlin nun im Detail untersucht haben.
„Wir waren überrascht, dass Mutationen im KRAS-Gen beim Darmkrebs nur in einem Teil der Krebszellen eine Zellantwort auslösten, in anderen jedoch nicht. Der Unterschied scheint in der Zelldifferenzierung zu liegen, das heißt, im Bestreben der Krebszelle, zu einem bestimmten Zelltyp auszureifen. Das mutierte BRAF-Gen hingegen aktivierte die Wachstumssignale in allen Zellzuständen“, fasst Morkel die wesentliche Entdeckung der Studie zusammen. Der KRAS- Signalweg spielt eine wichtige Rolle für die Zellteilung und ist daher ein zentraler Ansatzpunkt für die zielgerichtete Therapie von Darmkrebs.
Für Tumoren mit verändertem KRAS – dies betrifft fast die Hälfte aller Darmkrebsfälle in Deutschland – gibt es bisher noch keine gezielte Therapieoption. Die neuen Studienergebnisse sind daher sehr wichtig, um langfristig die Behandlung von Darmkrebs zu optimieren. Da beim Darmkrebs mit mutiertem KRAS jeweils nur ein Teil der Zellen veränderte Wachstumssignale weiterleitet, bleibt der Tumor insgesamt sehr heterogen. Das macht ihn für Therapien sehr schwer zugänglich.
„Unsere Ergebnisse legen nahe, dass Therapien zukünftig kombiniert werden müssen, um die Darmkrebszellen zunächst zu synchronisieren, also in einen einheitlichen Zustand zu bringen. Neben der grundlagenwissenschaftlichen Bedeutung könnte diese Entdeckung auch klinisch relevant sein, da unsere Untersuchungen helfen können, zukünftige zielgerichtete Kombinationstherapien zu entwickeln“, ordnet Blüthgen die Bedeutung der Studiendaten ein.
Möglich machte diese Ergebnisse die Einzelzellanalyse. Mit deren Hilfe sind Wissenschaftler heute in der Lage, Unterschiede zwischen Tausenden einzelner Zellen eines Gewebes, wie z. B. des Darmgewebes, gezielt zu erforschen. Darüber hinaus nutzten Morkel und Kollegen die sogenannte Organoid-Technologie. Das Besondere daran: Aus Operationsmaterial gewonnene Zellen des Krebsgewebes wachsen im Labor zu dreidimensionalen Strukturen heran. Zusätzlich setzten die Forscher Computersimulationen ein, um zu verstehen, an welcher Stelle die Signalverarbeitung von der Zelle selbst blockiert werden kann. Die Krebszelle ist laut der Studienergebnisse in der Lage, die Informationskette für die unkontrollierte Zellteilung an bestimmten Punkten an- oder auszuschalten. Dies erklärt auch die häufige Beobachtung, dass bestimmte Signalwege innerhalb eines Darmtumors eben nicht in allen, sondern lediglich in einem Teil der Krebszellen aktiv sind – und das hat wiederum Auswirkungen auf die Behandelbarkeit der Tumoren.
Raphael Brandt, Thomas Sell, Mareen Lüthen, Florian Uhlitz, Bertram Klinger, Pamela Riemer, Claudia Giesecke-Thiel, Silvia Schulze, Ismail Amr El-Shimy, Desiree Kunkel, Beatrix Fauler5, Thorsten Mielke, Norbert Mages, Bernhard G. Herrmann, Christine Sers, Nils Blüthgen & Markus Morkel: Cell type-dependent differential activation of ERK by oncogenic KRAS in colon cancer and intestinal epithelium.
Nature Communications 2019; https://doi.org/10.1038/s41467-019-10954-y
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https://www.dkfz.de/de/presse/pressemitteilungen/2019/bilder/darmepithel-kultur….
Quelle: Markus Morkel / Charité – Universitätsmedizin Berlin
BU: Ein Darm-Organoid wächst in einer dreidimensionalen Matrix und zeigt ein krebsauslösendes Wachstumssignal (ERK) als grüne Fluoreszenz im Zellkern. Die Zellkerne von Kryptenzellen (rechts) zeigen hohe Aktivität, während differenzierte Epithelzellen (links) niedrige Aktivität aufweisen.
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Originalpublikation:
Raphael Brandt, Thomas Sell, Mareen Lüthen, Florian Uhlitz, Bertram Klinger, Pamela Riemer, Claudia Giesecke-Thiel, Silvia Schulze, Ismail Amr El-Shimy, Desiree Kunkel, Beatrix Fauler5, Thorsten Mielke, Norbert Mages, Bernhard G. Herrmann, Christine Sers, Nils Blüthgen & Markus Morkel: Cell type-dependent differential activation of ERK by oncogenic KRAS in colon cancer and intestinal epithelium.
Nature Communications 2019; https://doi.org/10.1038/s41467-019-10954-y
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten
Biologie, Medizin
überregional
Forschungsergebnisse, Wissenschaftliche Publikationen
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