Medizin am Abend Berlin Fazit: Knochenmetastasen verstehen – Ansätze zur besseren Diagnose und Therapie
In den kommenden drei Jahren fördert die Deutsche
Forschungsgemeinschaft (DFG) ein überregional konzipiertes Netzwerk aus
Tumor- und Knochenforschern.
Deren Ziel ist es, die Entstehung von
Knochenmetastasen besser zu verstehen.
In diesem Schwerpunktprogramm
unter Koordination der Hochschulmedizin Dresden sollen
Schlüsselmechanismen der Knochenbesiedlung durch Tumoren und die sich
anschließende Kommunikation zwischen den Zellen aufgeklärt werden.
Das
Ziel ist: neue Ansätze zur Prävention und Therapie von Knochenmetastasen
zu finden. Dazu stehen den Wissenschaftlern künftig insgesamt sechs
Millionen Euro zur Verfügung.
Prof. Dr. med. Lorenz Hofbauer, Universitätsklinikum Carl Gustav Carus. © Thomas Albrecht, UKD.
„Es ist allzu oft Realität, dass wir Patientinnen und Patienten in
unserer Sprechstunde sehen, die ihre Tumorerkrankung bereits vor Jahren
beziehungsweise Jahrzehnten erfolgreich besiegt haben.
Dann kommt es
plötzlich, die Krankheit ist fast schon vergessen, zu Knochenmetastasen,
also der Tumor hat gestreut, ist herangewachsen und hat den Knochen
zumindest teilweise zerstört“, sagt Professor Lorenz Hofbauer,
Knochenspezialist und Leiter des UniversitätsCentrums für Gesundes
Altern am Universitätsklinikum Carl Gustav Carus Dresden.
- Besonders
betroffen sind Patientinnen und Patienten mit den beiden häufigsten
Tumorerkrankungen von Mann und Frau.
- Brustkrebserkrankungen und auch das
Prostatakarzinom metastasieren bevorzugt in den Knochen.
„Die Diagnose
kommt dann nach zehn bis fünfzehn Jahren – ein Schock.“
Genau diese
Situation ist für den Arzt Professor Hofbauer die Motivation, sich schon
viele Jahre mit dem Phänomen der Knochenmetastasen zu beschäftigen.
Knochenmetastasen sind eine schwerwiegende Spätkomplikation vieler
Tumorerkrankungen. Schon zu Beginn der Erkrankung siedeln sich
vereinzelte zirkulierende Krebszellen (circulating tumor cells; CTC) im
Knochenmark an, wo sie sich erst nach Jahren zu Metastasen entwickeln.
Bislang sind die Aussichten einer Heilung sehr gering.
- Denn wenn eine
Knochenmetastase erkannt wird, ist das immer ein Zeichen dafür, dass der
Tumor schon fortgeschritten ist.
- Das heißt, die Betroffenen haben eine
hohe Tumorlast – viele Tumorzellen, die sich eben auch schon im Knochen
angesiedelt haben.
„Natürlich gibt es Möglichkeiten der Behandlung”,
sagt Lorenz Hofbauer, “man kann operieren, man kann eine Chemotherapie
durchführen, auch eine Strahlentherapie.
Es gibt auch Medikamente.
Aber
es ist tatsächlich so, dass bei Knochenmetastasen weniger von einer
Heilung gesprochen wird, der Fokus ist hin zur Linderung verschoben.”
Denn hat der Tumor in den Knochen gestreut, dann haben die Tumorzellen
bereits zu einem Ungleichgewicht zwischen Knochenabbau und Knochenaufbau
und so zu einer massiven Zerstörung geführt.
Die Herausforderung für die Wissenschaftler um Professor Hofbauer ist
es, jetzt schneller zu sein als die Tumorzellen und die Mechanismen zu
verstehen, warum diese Zellen sich über Jahre verstecken können, bis sie
einen Teilungsimpuls bekommen.
„Wir gehen davon aus,
dass hormonelle
Veränderungen, ein Vitamin D Mangel oder genetische Ursachen ursächlich
sein könnten und eine Informationskaskade in Gang setzen“, sagt
Professor Hofbauer.
Ein Aspekt, den die Wissenschaftler derzeit schon
untersuchen. In den nächsten Jahren geht es auch darum, dass man
Antworten auf weitere Fragen findet:
Warum metastasieren ausgerechnet
Brust- und Prostatakrebszellen in den Knochen?
Wie schaffen es die
Zellen, sich unbemerkt vom Immunsystem zu verstecken?
Welche
Informationen sind erforderlich, damit sich Tumorzellen in der
Zirkulation maximal anpassen können?
Wie schaffen sie es, auch unter
Sauerstoffmangel zu überleben?
Wie finden die Zellen im Körper überhaupt
den Knochen und damit wohl eines der besten Verstecke vor einer
Chemotherapie?
Was versetzte sie in eine Art Winterschlaf und was weckt
sie auf?
Damit diese Fragen beantwortet werden können, haben Tumor- und
Knochenforscher aus Hamburg, Lübeck, Erlangen und Würzburg die
µBone-Initiative ins Leben gerufen.
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft
würdigt das große translationale Potenzial des Konsortiums mit einer
Bewilligung des Forschungsvorhabens.
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Prof. Dr. Lorenz Hofbauer
Bereich Endokrinologie, Diabetes und Knochenerkrankungen
Medizinische Klinik 3
Universitätsklinikum Carl Gustav Carus der TU Dresden
Email: theresa.reiche@uniklinikum-dresden.de
Tel.: 0351-458 3173
Fetscherstraße 74
01307 Dresden
Deutschland
Sachsen
Medizin am Abend FolgeFazit: Vitamin A-Mangel beeinträchtigt Blutstammzellen
Fehlt es dem Körper an Vitamin A, so wird das blutbildende System im
Knochenmark in Mitleidenschaft gezogen.
Denn durch den Mangel gehen
wichtige Blutstammzellen verloren, wie Wissenschaftler vom Deutschen
Krebsforschungszentrum und vom Heidelberger Stammzellinstitut HI-STEM in
der neusten Ausgabe der Zeitschrift CELL veröffentlichen.
Dabei handelt
es sich um schlafende Stammzellen, die nur im Notfall – etwa bei
massivem Blutverlust oder Infektionen – aktiv werden.
Die Erkenntnisse
dienen nicht nur dem besseren Verständnis des Reifungsprozesses von
Blutzellen.
Sie eröffnen auch neue Perspektiven für die Krebstherapie.
Viele spezialisierte Zellen, so etwa in der Haut, im Darm oder im
Blut, überleben nur wenige Tage. Ein ständiger Nachschub an diesen
Zellen ist daher unerlässlich.
Die Quelle dafür bilden wenige adulte
Stammzellen, die sich lebenslang teilen. Darüber hinaus existiert im
Knochenmark noch eine Gruppe ganz besonderer Stammzellen, wie das Team
von Andreas Trumpp, Abteilungsleiter am Deutschen Krebsforschungszentrum
und Direktor des HI-STEM gGmbH bereits im Jahr 2008 erkannt hat.
Sie
verbringt die meiste Zeit des Lebens in einer Art Schlafzustand und wird
nur in Notfällen aktiv, etwa bei bakteriellen oder viralen Infektionen,
massivem Blutverlust oder nach einer Chemotherapie.
Nach getaner Arbeit
versetzt der Körper seine potentesten Stammzellen wieder in den
Ruhezustand. Das schützt sie vor gefährlichen Mutationen, die zu
Leukämien führen können, vermuten die Wissenschaftler.
Über welche Mechanismen diese speziellen Stammzellen aktiv werden
beziehungsweise sich nach getaner Arbeit wieder in den Schlaf versetzen,
war bislang unklar.
Als einen entscheidenden Faktor haben die
Wissenschaftler nun Retinsäure identifiziert, einen
Vitamin-A-Abkömmling. Fehlt die Substanz, können aktive Stammzellen
nicht mehr zurück in die Schlafphase und reifen stattdessen zu
spezialisierten Blutzellen heran.
Als Reservoir gehen sie dadurch
verloren. Das beweisen Untersuchungen mit speziell gezüchteten Mäusen,
deren schlafende Stammzellen grün fluoreszieren.
„Füttern wir diese
Mäuse über längere Zeit mit einer Vitamin-A-freien Diät, führt dies zum
Verlust der Stammzellen“, sagt Nina Cabezas-Wallscheid, Erstautorin der
Arbeit.
„Damit können wir erstmals belegen, dass Vitamin A einen
direkten Einfluss auf Blutstammzellen hat.“
Diese Erkenntnis trägt nicht nur zu einem besseren Verständnis der
Entwicklung von Blutzellen bei.
Sie wirft auch ein neues Licht auf
frühere Studien, die belegen, dass ein Vitamin-A Mangel das Immunsystem
beeinträchtigt. „Das zeigt wie lebenswichtig es ist, Vitamin A über eine
ausgewogene Ernährung zuzuführen“, betont Cabezas-Wallscheid.
Der
Körper kann den Vitalstoff nicht selbst herstellen.
Die Wissenschaftler erhoffen sich aber auch neue Perspektiven für die
Krebstherapie.
Denn vermutlich verharren nicht nur gesunde Stammzellen,
sondern auch Krebsstammzellen in solch einem Ruhezustand.
Dann ist ihr
gesamter Stoffwechsel nahezu abgeschaltet, was sie unempfindlich macht
gegenüber Chemotherapien. „Wenn wir im Detail verstanden haben, wie das
Vitamin A beziehungsweise die Retinsäure dazu beiträgt, normale und
bösartige Stammzellen in den Schlaf zu schicken, können wir versuchen
den Spieß umzudrehen“, erklärt Trumpp.
„Gelänge es, Krebsstammzellen
kurzzeitig gezielt in einen aktiven Zustand zu bringen, könnte man sie
damit zugänglich machen für moderne Therapien.“
Darüber hinaus haben die Wissenschaftler gemeinsam mit Kollegen vom
European Bioinformatics Institute in Cambridge dank genomweiter Analysen
von hunderten von Einzelzellen entdeckt, dass der Übergang von
schlafenden zu aktiven Stammzellen und dann weiter zu Vorläuferzellen
kontinuierlich und für jede Zelle individuell verschieden abläuft.
Bisher ging man davon aus, dass nach einem festen Entwicklungsschema
schrittweise bestimmte Zelltypen entstehen. Diese Erkenntnis
revolutioniert die bisherige Vorstellung davon, wie Zelldifferenzierung
im Körper abläuft.
Das Heidelberger Stammzellinstitut HI-STEM gGmbH ist eine Partnerschaft des DKFZ und der Dietmar Hopp Stiftung.
Nina Cabezas-Wallscheid, Florian Büttner, Pia Sommerkamp, Daniel
Klimmeck, Luisa Ladel, Frederic B. Thalheimer, Daniel Pastor-Flores,
Leticia P. Roma, Simon Renders, Petra Zeisberger, Adriana Przybylla,
Katharina Schönberger, Roberta Scognamiglio, Sandro Altamura, Carolina
M. Florian, Malak Fawaz, Dominik Vonficht, Melania Tesio, Paul Collier,
Dinko Pavlinik, Hartmut Geiger, Timm Schroeder, Vladimir Benes, Tobias P
Dick, Michael Rieger, Oliver Stegle und Andreas Trumpp: Vitamin A/
Retinoic Acid Signaling Regulates Hematopoietic Stem Cell Dormancy. CELL
2017, DOI: 10.1016/j.cell.2017.04.018
Vitamin A, das in Lebensmitteln wie Karotten, Brokkoli oder Fisch enthalten ist, reguliert die Blutstammzellen.
Das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) ist mit mehr als 3.000
Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern die größte biomedizinische
Forschungseinrichtung in Deutschland. Über 1000 Wissenschaftlerinnen und
Wissenschaftler erforschen im DKFZ, wie Krebs entsteht, erfassen
Krebsrisikofaktoren und suchen nach neuen Strategien, die verhindern,
dass Menschen an Krebs erkranken. Sie entwickeln neue Methoden, mit
denen Tumoren präziser diagnostiziert und Krebspatienten erfolgreicher
behandelt werden können. Die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des
Krebsinformationsdienstes (KID) klären Betroffene, Angehörige und
interessierte Bürger über die Volkskrankheit Krebs auf. Gemeinsam mit
dem Universitätsklinikum Heidelberg hat das DKFZ das Nationale Centrum
für Tumorerkrankungen (NCT) Heidelberg eingerichtet, in dem
vielversprechende Ansätze aus der Krebsforschung in die Klinik
übertragen werden. Im Deutschen Konsortium für Translationale
Krebsforschung (DKTK), einem der sechs Deutschen Zentren für
Gesundheitsforschung, unterhält das DKFZ Translationszentren an sieben
universitären Partnerstandorten. Die Verbindung von exzellenter
Hochschulmedizin mit der hochkarätigen Forschung eines
Helmholtz-Zentrums ist ein wichtiger Beitrag, um die Chancen von
Krebspatienten zu verbessern. Das DKFZ wird zu 90 Prozent vom
Bundesministerium für Bildung und Forschung und zu 10 Prozent vom Land
Baden-Württemberg finanziert und ist Mitglied in der
Helmholtz-Gemeinschaft deutscher Forschungszentren.
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