Dass die Metastasenbildung den Heilungsprozess erschwert, ist bekannt. Warum sich CTCs überhaupt vom Primärtumor ablösen, ist aber nur wenig erforscht. Wissenschaftler aus Basel sind hier einen Schritt weitergekommen.
Wenn ein Tumor Metastasen bildet, verschlechtern sich die Chancen auf eine Heilung signifikant. Die bisherige Forschung zeigt, dass Metastasen aus Grüppchen von Krebszellen entstehen, die sich vom Primärtumor ablösen und über die Blutbahn in neues Gewebe einwandern. Bisher war jedoch nur wenig darüber bekannt, warum diese Cluster von zirkulierenden Tumorzellen (CTCs) überhaupt den Tumor verlassen.
Die Forschungsgruppe um Prof. Nicola Aceto vom Departement Biomedizin der Universität Basel hat nun nachgewiesen, dass ein Mangel an Sauerstoff für die Ablösung von CTC-Clustern aus dem Tumor verantwortlich ist. Dies ist ein wichtiger Ansatzpunkt für die Entwicklung von neuen Krebstherapien.
Die Grundlage für die Experimente bildete ein Mausmodell für Brustkrebs. Die Forscher analysierten die Sauerstoffversorgung innerhalb dieser menschlichem Krebsgewebe entsprechenden Tumoren, die Ablösung von CTCs sowie deren molekular- und zellbiologischen Eigenschaften.
Es stellte sich heraus, dass verschiedene Bereiche eines Tumors unterschiedlich gut mit Sauerstoff versorgt sind. Krebszellen mit Sauerstoffmangel fanden sich überall dort, wo der Tumor vergleichsweise wenige Blutgefäße aufwies – im Inneren sowie in klar abgegrenzten äußeren Arealen.
Als nächstes untersuchte das Forscherteam die CTC-Cluster, die sich von diesen Tumoren abgelöst hatten und stellte dabei fest, dass diese ebenfalls unter Sauerstoffmangel litten. Daraus lässt sich schließen, dass Zellen den Tumor verlassen, wenn sie nicht genügend Sauerstoff erhalten. „Es ist etwa so, als würden sich zu viele Menschen in einem engen Raum drängen. Dann suchen einige nach frischer Luft und gehen nach draußen“, sagt Aceto.
Weitere Versuche zeigten, dass diese CTC-Cluster mit Sauerstoffmangel besonders gefährlich sind: Im Vergleich zu Verbänden mit normalem Sauerstoffgehalt bildeten sie schneller Metastasen und verkürzten die Überlebenszeit der Mäuse. „Die Unterversorgung eines Tumors mit Sauerstoff führt also zur Ablösung dieser CTC-Cluster, die ein besonders großes Potenzial für die Entwicklung von Metastasen haben“, so Aceto.
Diese Erkenntnis brachte die Forscher darauf, den Effekt einer proangiogenetischen Behandlung genauer unter die Lupe zu nehmen. Hierfür stimulierten sie die Ausbildung von Blutgefäßen und kurbelten so die Sauerstoffversorgung der Tumorzellen an. Wie erwartet reduzierte sich dadurch die Zahl der abgelösten CTC-Cluster, die Mäuse bildeten weniger Metastasen aus und überlebten länger – allerdings vergrößerte sich dabei gleichzeitig auch der Primärtumor deutlich.
„Dies ist ein provokantes Ergebnis“, sagt Aceto. „Wenn wir dem Tumor genug Sauerstoff geben, so haben die Krebszellen keinen Grund, den Tumor zu verlassen und Metastasen zu bilden. Andererseits beschleunigt dies aber auch das Wachstum des Primärtumors.“
Die nächste Herausforderung sei deshalb, diese Erkenntnisse in das klinische Umfeld zu übertragen, wo sich die Eigenschaften der Tumore von Patientin zu Patientin unterscheiden. „Wir spekulieren aber darauf, dass Substanzen, die die Sauerstoffzufuhr in den Tumor verbessern, die Entstehung von Metastasen bei Brustkrebs bremsen können, allein oder in Kombination mit anderen Wirkstoffen.“
Zur Pressemitteilung der Universität Basel geht es hier, die Forschungsergebnisse findet ihr hier.
Bildquelle: Denes Kozma, Unsplash