Krebs: Code der Tumor-Kommunikation geknackt

Tumor-Netzwerk: Was Hirntumore so gefährlich macht

Ein Glioblastom ist ein höchst aggressiver Hirntumor, bei dem die Krebszellen das Gehirn durch ein eigenes Netzwerk infiltrieren. Durch die weite Verstrickung des Tumors im Gehirn ist dieser äußerst schwierig zu behandeln. Ein deutsches Forschungsteam entdeckte nun jedoch eine neuen Angriffspunkt: Die Tumoren besitzen eigene Schrittmacher-Zellen, die das Krebszellen-Netzwerk koordinieren.

Forschende des Universitätsklinikums Heidelberg und des Deutschen Krebsforschungszentrums beschreiben in dem renommierten Fachjournal „Nature“ wie spezialisierte Schrittmacher-Zellen in Glioblastomen das Wachstum sowie die Widerstandsfähigkeit fördern. Die Erkenntnisse offenbaren einen neuen Ansatzpunkt für Therapien.

Glioblastome ticken anders

Es ist eine gänzlich neue Erkenntnisse über die Funktionsweise von aggressiven Hirntumoren: Spezielle Zellen, die innerhalb des Tumors stark vernetzt sind, übernehmen die Funktion von Schrittmachern im Tumorgewebe und synchronisieren den Takt, in dem die Krebszellen arbeiten. Die Glioblastome ticken der Arbeitsgruppe zufolge „buchstäblich anders als das gesunde Gehirn“.

Die Dirigenten des Tumor-Netzwerks

Die entdeckten Schrittmacher-Zellen geben den Takt von Aktivitätssignalen für das gesamte Tumorzellen-Netzwerk vor. Laut dem Forschungsteam werden dadurch zwei zentrale molekulare Mechanismen unterstützt, die das Wachstum und die Widerstandskraft der Glioblastome erhöhen.

Das Team um Professor Dr. Frank Winkler und Studienerstautor David Hausmann konnte im Rahmen der Studie den Ionen-Kanal identifizieren, über die die Tumorzellen den Takt vorgeben. Dieser Kanal stellt ein vielversprechender Ansatzpunkt für zukünftige Therapien dar. Bei Tierversuchen führte die Hemmung des Kanals teilweise zum Absterben des Tumor-Netzwerks.

Gehirntumore bilden ähnliche Netzwerke wie Hirnzellen

Die Netzwerke, die Gehirntumore ausbilden, sind laut der Arbeitsgruppe besonders gefährlich, da sie einer der Hauptgründe dafür sind, dass die Tumoren nicht operativ entfernt werden können und Chemo- sowie Strahlentherapien überstehen. Die Netzwerke seien vergleichbar mit den Vernetzungen, die gesunde Hirnzellen ausbilden.

Die „Sprache des Tumors verstehen“

„Wir wollten wissen, welche Informationen sich die Tumorzellen – hauptsächlich über Kalziumsignale – untereinander weitergeben und wie diese verschlüsselt sind – wir wollten die Sprache des Tumors verstehen“, erörtert Hausmann.

Rhythmus des Tumors ähnelt dem Herzrhythmus

Wie die Forschenden an Mäusen und menschlichen Zellkulturen herausfanden, fungieren die Schrittmacherzellen als Netzwerk-Knotenpunkte. Sie sind besonders gut mit anderen Tumorzellen vernetzt und kommunizieren über einen bestimmten Ionen-Kanal, der als Kalzium-abhängiger Kaliumkanal KCa3.1 bezeichnet wird. Dadurch ergibt sich eine rhythmische Aktivität.

„Der Tumorrhythmus funktioniert ähnlich wie der Herzrhythmus“, bestätigt Hausmann. Tatsächlich komme der in den Tumorzellen entdeckte Ionenkanal auch in den Schrittmacherregionen des Herzens vor.

Wie Ionen-Kanäle funktionieren

Das Forschungsteam erklärt den Prozess folgendermaßen: Elektrisch geladene Kalium-Ionen strömen durch den Kanal, wodurch sich die Oberflächenspannung von Zellen verändert und diese aktiviert. Dabei spielt es keine Rolle, ob es sich um eine Herz-, Nerven- oder Tumorzelle handelt.

Das Aktivierungssignal wird dann ans Netzwerk weitergegeben. Beim Herz wird so der Herzschlag erzeugt – bei den Glioblastomen zwei molekulare Mechanismen aktiviert. Diese stehen wiederum in Zusammenhang mit dem aggressiven Wachstum und der enormen Widerstandskraft der Glioblastome.

Code der Tumorkommunikation entschlüsselt

„Die Schrittmacherzellen senden in einer ganz bestimmten Frequenz und die ist offensichtlich der Aktivierungscode für genau diese beiden Signalwege“, verdeutlicht Professor Winkler. Gewissermaßen habe sein Team durch die Forschungsarbeit den „Code der Tumorkommunikation geknackt“.

Die Forschenden betonen, dass sich nur sehr wenige Glioblastomzellen zu Schrittmachern entwickeln. Diese könnten gezielt als Schwachstelle genutzt werden. Denn wenn eine Schrittmacher-Zelle ausgeschaltet wird, sterben auch die umgebenden Tumorzellen ab.

Die „Achillesferse der Glioblastome“

„Mit den Schrittmachern haben wir eindeutig eine Achillesferse der Glioblastome entdeckt“, fügt Professor Dr. Wolfgang Wick hinzu. Er ist der Ärztliche Direktor der Neurologischen Klinik am Universitätsklinikum Heidelberg.

„Wenn es uns gelingt, den Kanal KCa3.1 effektiv zu blockieren und damit die Schrittmacher auszuschalten, könnte das die Tumoren nachhaltig schwächen und ihnen die Überlebensvorteile ihres Netzwerks nehmen“, resümiert Wick.

Bei Mäusen konnten bereits passende Wirkstoffkandidaten zu diesem Zweck ermittelt werden. In klinischen Studien muss nun überprüft werden, ob sich die Erkenntnisse in Form einer Therapie beim Menschen umsetzen lassen. (vb)