Onkologie: Lassen sich Krebszellen in den programmierten Zelltod schicken?

Forschen entdecken neuen Ansatzpunkt zur Krebstherapie
Krebszellen sind in der Lage, besonders schnell zu wachsen, was auf „einen sehr spezifischen und stark veränderten Energiestoffwechsel“ zurückzuführen ist, berichten Wissenschaftler der Medizinischen Universität Graz (MedUni Graz) von ihren aktuellen Studienergebnissen. Diese Veränderung des Energiestoffwechsels könnte auch die Herbeiführung des sogenannten programmierten Zelltods bei Krebszellen ermöglichen und damit neue Optionen in der Krebstherapie eröffnen. Ihre Ergebnisse haben die Forscher in den Fachmagazinen „Nature Communications“ und „Cellular Physiology and Biochemistry“ veröffentlicht.

„Krebszellen sind wahre Meister der Effizienz“, so die Mitteilung der MedUni Graz. Durch den veränderten Energiestoffwechsel der Zellen, werde ihr unkontrolliertes Wachstum überhaupt erst ermöglicht. Das Forscherteam der MedUni Graz konnte in seinen aktuellen Untersuchungen nun nachweisen, „welche Veränderungen im Kalziumhaushalt der zellulären Kraftwerke, den Mitochondrien, den Krebszellen zu Ihrer Effizienz verhelfen.“ Auch zeigen die Ergebnisse, „wie man durch Manipulationen der zellulären Prozesse, die das mitochondriale Kalzium regulieren, den kontrollierten Zelltod von Tumorzellen auslösen kann“, berichtet die MedUni Wien.

Energiestoffwechsel der Krebszellen erforscht
Bei Tumorerkrankungen entwickeln sich aus ursprünglich gesunden Zellen die gefürchteten Krebszellen, welche sich durch ein Zellwachstum ohne Rücksicht auf umliegendes Gewebe auszeichnen, erläutern die Wissenschaftler. Durch die Ausbreitung der Krebszellen werde die Integrität des umliegenden Gewebes schließlich zerstört. Das Team um Professor Dr. Wolfgang Graier vom Institut für Molekularbiologie und Biochemie der Medizinischen Universität Graz widmet sich seit einiger Zeit der Erforschung der Unterschiede im Energiestoffwechsel von Krebszellen und gesunden Körperzellen, welche die Basis für das schnelle Wachstum von Tumoren bilden.

Veränderte mitochondriale Aktivität der Tumorzellen
In der aktuellen Studie haben die Forscher die Unterschiede zwischen Tumorzellen und gesunden Zellen in Bezug auf die mitochondriale Aktivität genauer unter die Lupe genommen. Insbesondere die Aufnahme von Kalzium in das Mitochondrium stand dabei im Fokus. Die Mitochondrien befinden sich in fast allen Körperzellen und als Kraftwerke der Zelle produzieren sie das Energiemolekül Adenosintriphosphat (ATP), das den wichtigsten „Treibstoff“ für das menschliche Leben darstellt, so Professor Graier. Zudem befinden sich die sehr dynamischen Organellen in intensiver Interaktion mit dem größten intrazellulären Ca2+ Speicher, dem endoplasmatischen Retikulum, erläutert der Experte weiter.

Aufnahme von Kalzium in die Mitochondrien
Die Aufnahme von Kalzium in die Mitochondrien bildet einen entscheidenden Prozess für die Aktivierung der mitochondrialen Atmung, welche der Erzeugung von ATP in diesen Organellen zugrunde liegt, berichtet die MedUni Graz. Hier sei den Forschern an den untersuchten Krebszellen der Nachweis gelungen, „dass die Kalziumaufnahme in die Mitochondrien durch die Methylierung des Regulatorproteins MICU1 stark beeinträchtigt wird und es nur durch die Interaktion des MICU1 mit dem Uncoupling Protein 2 (UCP2) zu einer Kalziumaufnahme und Aktivierung der Mitochondrien kommen kann.“ Professor Graier erklärt, dass die Krebszellen auf diese Weise – im Gegensatz zu gesunden Zellen – anscheinend über die Möglichkeit verfügen, durch die Expression von UCP2 die mitochondriale Aktivität zu regulieren.

Krebszellen über die Regulierung der Kalziumzufuhr angreifbar
„Die Bedeutung dieser für Krebszellen spezifischen Regulation macht eine weitere Publikation der Grazer Forschungsgruppe deutlich“, berichtet die MedUni Graz. So haben die Forscher in zusätzlichen Untersuchungen entdeckt, dass in den Krebszellen der Kalziumfluss vom endoplasmatischen Retikulum zu den Mitochondrien stark erhöht ist. „Diese erhöhte Kalziumzufuhr führt zu einer erhöhten Produktion von ATP, womit die Krebszellen Energie für ihr enormes Wachstum generieren können“, so die Mitteilung der MedUni Graz. Die Co-Autorin Corina Madreiter-Sokolowski betont, dass „dieser Trick sich für die Krebszellen allerdings auch negativ auswirken“ kann.

Neue Optionen für die Krebstherapie
So führe die stetige Erhöhung der mitochondrialen Kalziumaufnahme schließlich dazu, dass Mechanismen ausgelöst werden, die zum Tod der Krebszelle führen können. Die Zellen verhindern dies offenbar einerseits über die physische Nähe zwischen dem endoplasmatischen Retikulum und den Mitochondrien, andererseits über eine Regulierung der Expression des UCP2. Wird dieser Balanceakt gestört, wie beispielsweise durch den Traubeninhaltsstoff „Resveratrol“, hat dies laut Aussage der Forscher ein selektives Absterben von Krebszellen zur Folge. „Diese Forschungsergebnisse sind vielversprechende Forschungsansätze für mögliche neue Optionen in der Krebstherapie und sind aktuell Gegenstand intensiver weiterer Forschungsarbeit an der Med Uni Graz“, betont Professor Graier. (fp)