In neuer Forschung wird untersucht, wie Krebszellen mit Nährstoffen umgehen und wie sie möglicherweise an einer Therapie gehindert werden können. Zwei bedeutende Studien werfen Licht auf die Mechanismen, mit denen Tumorzellen in einem Nährstoffmangel überleben.
Eine Untersuchung von US-amerikanischen und französischen Wissenschaftlern, die in der Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlicht wurde, zeigt, dass Krebszellen bei der Verteilung von Nährstoffen, insbesondere Aminosäuren, kooperieren. Bisherige Theorien gingen davon aus, dass Krebszellen um Nährstoffe konkurrieren, was aggressivere Tumoren zur Folge hat. Die neue Studie, geleitet von Carlos Carmona-Fontaine von der New York University, verwendet ein robotergesteuertes Mikroskop sowie spezielle Bildanalysesoftware, um das Wachstum von Krebszellen unter verschiedenen Bedingungen zu analysieren.
Kooperation unter Krebszellen
Die Forschungsergebnisse zeigen, dass Krebszellen bei einem Mangel an Aminosäuren, insbesondere Glutamin, verstärkt zusammenarbeiten. Während größere Zellpopulationen von einem Aminosäuremangel profitieren, sind kleinere Zellgruppen benachteiligt. Tumorzellen setzen Enzyme frei, die Oligopeptide, kleine Eiweiße aus Aminosäureketten, in freie Aminosäuren zerlegen. Durch diese Kooperation entsteht ein gemeinsamer Pool von Aminosäuren, der entscheidend für das Überleben in der Tumormikroumgebung ist. Zudem wurde getestet, ob die Hemmung eines bestimmten Enzyms mit dem Medikament Bestatin das Tumorwachstum stoppen kann, was sich in den Ergebnissen bestätigte. Experimentelle Ansätze, bei denen das Gen für das Enzym mithilfe der Genschere Crispr ausgeschaltet wurde, führten ebenfalls zu einer Verlangsamung des Tumorwachstums bei Mäusen, insbesondere im Rahmen einer proteinreduzierten Ernährung.
Ergänzend dazu haben Wissenschaftler vom Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) in Heidelberg und dem Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie (IMP) in Wien erneut die Überlebensmechanismen von Krebszellen untersucht. Sie stellten fest, dass Krebszellen bei Nährstoffmangel auf alternative Nahrungsquellen umschalten können, insbesondere auf den Abbau von Proteinen aus ihrer Umgebung. Mit der Genschere CRISPR-Cas9 schalteten die Forscher die Expression fast aller Gene aus, um genetische Komponenten zu identifizieren, die an diesem Umschaltprozess beteiligt sind.
Die Studie ergab die Entdeckung eines bislang nicht charakterisierten Gens, das für das Überleben von Krebszellen erforderlich ist, wenn diese ihre Nährstoffe aus extrazellulären Proteinen beziehen. Dieses Gen kodiert für das Membranprotein „LYSET“ (Lysosomal Enzyme Trafficking Factor), welches eine zentrale Rolle in der Funktion der Lysosomen spielt. Lysosomen sind für die Verdauung von Proteinen in der Zelle verantwortlich. Sollte LYSET fehlen, ist eine Umstellung der Krebszellen auf alternative Nährstoffquellen nicht möglich, was die Tumorentwicklung bei Versuchstieren verlangsamt. Die Bedeutung von LYSET und dem Mannose-6-Phosphat-Stoffwechselweg könnte künftig therapeutische Ansatzpunkte zur Bekämpfung von Stoffwechselengpässen bei Krebs liefern, wie in der Fachzeitschrift „Science“ berichtet wird.
Zusammenfassend zeigen die jüngsten Forschungen, dass ein besseres Verständnis der Nährstoffaufnahme und der Wechselwirkungen zwischen Krebszellen möglicherweise zu innovativen Behandlungsansätzen führen könnte. Die Erkenntnisse aus der Untersuchung der Nährstoffkooperation und der genetischen Faktoren könnten neue Strategien im Kampf gegen Krebs eröffnen, vor allem durch die Kombination von Enzymhemmungen und gezielten Ernährungsanpassungen.
