Krebs: Neue Entdeckung könnte Krebszellen gezielt auszuhungern

Neu identifiziertes Protein hilft Krebszellen gegen Nährstoffmangel

Erst kürzlich wurde berichtet, dass ein von Forschenden entdecktes Protein neue Einblicke in Infektionen, Erbkrankheiten und Krebs eröffnet. In einer Studie hat sich nun gezeigt, dass dieses Protein Krebszellen ermöglicht, auf alternative Nahrungsquellen auszuweichen.

Bösartige Tumoren sind häufig schlecht an die Blutversorgung angeschlossen, daher leiden Krebszellen oft unter Nährstoffmangel. Unter diesen Bedingungen sichern sie ihr eigenes Überleben, indem sie auf alternative Nahrungsquellen wie Proteine umsteigen. Forschende haben jetzt ein Protein identifiziert, das den Krebszellen diese Umstellung ermöglicht. Die Entdeckung, über die in der Fachzeitschrift „Science“ berichtet wird, könnte einen Weg aufzeigen, Krebszellen gezielt auszuhungern.

Bei Hungerzuständen auf alternative Nährstoffquellen umschalten

Wenn ausreichend Nährstoffe aus dem Blut zur Verfügung stehen, importieren die Zellen des menschlichen Körpers als bevorzugtes Nahrungsmittel freie Aminosäuren, die Bausteine von Proteinen, wird in einer aktuellen Mitteilung des Deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ) erklärt.

Aber Tumoren sind oft unzureichend mit Blut versorgt, den Krebszellen stehen dann wenig Nährstoffe zur Verfügung. Darauf können die Zellen mit Stoffwechselanpassungen reagieren und bei Hungerzuständen auf alternative Nährstoffquellen umschalten.

Unter diesen Bedingungen nutzen sie laut den Fachleuten insbesondere den Abbau von Proteinen aus ihrer Umgebung als Nahrungsquelle. Die Mechanismen, mit denen Krebszellen dies gelingt, sind allerdings nur unzureichend erforscht.

Genetische Komponenten der Signalwege

Um die molekularen Schritte, die dieser Stoffwechselanpassung zugrunde liegen, besser zu verstehen, haben sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom DKFZ in Heidelberg und vom Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie (IMP) in Wien zusammengetan.

Die Forschenden untersuchten Krebszellen unter streng kontrollierten Nährstoffbedingungen, die einen Aminosäuremangel imitierten, wie er in vielen Tumoren auftritt.

Mit der „Genschere” CRISPR-Cas9 schalteten die Forschenden die Expression fast aller Gene im Erbgut einzeln aus. Auf diese Weise konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die genetischen Komponenten der Signalwege identifizieren, die am Umschalten auf die neue Nährstoffquelle beteiligt sind.

Die Fachleute entdeckten dabei ein bislang nicht charakterisiertes Gen, das ausschließlich dann für das Überleben erforderlich ist, wenn sich die Krebszellen von extrazellulären Proteinen ernähren.

Dieses Gen stellt den Bauplan für das Membranprotein „LYSET“ (Lysosomal Enzyme Trafficking Factor), das sich als entscheidend für die Funktion der Lysosomen erwies. Die kleinen Zellstrukturen dienen der Zelle als Magen und verdauen Proteine.

Dramatische Auswirkungen

Den Angaben zufolge stellte sich LYSET als Kernkomponente des sogenannten Mannose-6-Phosphat-Wegs heraus, der für die Befüllung der Lysosomen mit Verdauungsenzymen erforderlich ist.

Wenn LYSET fehlt, fehlen den Krebszellen die Enzyme in ihren Lysosomen und sie sind nicht mehr in der Lage, die Nährstoffquelle zu wechseln.

Für das Wachstum von Tumoren hat dies dramatische Auswirkungen: An Mäusen, bei denen Krebs ausgelöst wurde, konnten die Forscherinnen und Forscher zeigen, dass ein Verlust von LYSET die Tumorentwicklung stark verlangsamt.

„Mit LYSET haben wir eine zentrale Komponente eines Stoffwechselweges entdeckt, der den Krebszellen die Anpassungen an verschiedene Nährstoffe ermöglicht. Das ist ihre Schlüsselfähigkeit, um in einer kargen Tumorumgebung zu überleben und zu wachsen“, sagt Wilhelm Palm vom DKFZ.

„Das macht die Entdeckung so spannend“, sot Johannes Zuber vom IMP. „LYSET und der Mannose-6-Phosphat-Stoffwechselweg erweisen sich als besonders wichtig für Krebszellen und könnten daher ein molekularer Ansatzpunkt sein, um einen wichtigen Stoffwechselengpass bei Krebs therapeutisch anzugreifen.“ (ad)