Tumorausbreitung per Zieladresse: Wo Metastasen wachsen

Krebszellen schicken „Kundschafter“ in andere Körperteile, die geeignete Organe finden und das Wachstum neuer Tumoren vorbereiten sollen
Exosome von Tumoren (leuchtend grün) verschmelzen mit Lungenzellen von Mäusen (digital bearbeitet).
Exosome von Tumoren (leuchtend grün) verschmelzen mit Lungenzellen von Mäusen (digital bearbeitet).
© Héctor Peinado / Creative Commons (CC BY-NC-ND), https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de/
New York (USA) - Krebserkrankungen nehmen meist einen tödlichen Verlauf, wenn der Primärtumor Tochtergeschwülste in einem anderen Organ gebildet hat. Solche Metastasen entstehen nach der „Saat-und-Boden-Hypothese“, die schon vor 126 Jahren formuliert wurde. Demnach lösen sich zunächst Krebszellen aus dem Tumorgewebe. Mit Lymphe oder Blut gelangen sie dann in ein entferntes Gewebe, das aber bestimmte Eigenschaften aufweisen muss, damit dort eine Vermehrung möglich wird. Im Einklang mit dieser Hypothese hat jetzt ein internationales Forscherteam herausgefunden, dass zu Beginn der Metastasenbildung der Tumor „Kundschafter“ aussendet. Diese sogenannten Exosome sind abgeschnürte Ausstülpungen der Krebszellmembran, in denen Proteine, Lipide und Nukleinsäuren eingeschlossen sind. Sie haben die Aufgabe, das für die Krebsausbreitung geeignete Gewebe aufzuspüren und für die spätere Ankunft der Krebszellen vorzubereiten, berichten die Mediziner im Fachjournal „Nature”. Die Erkenntnisse könnten helfen, die Krebsdiagnose zu verbessern und neue Therapien gegen Metastasen zu entwickeln.

„Unsere Resultate zeigen, dass es eine Art Etikett mit Zieladresse auf der Oberfläche der Exosome gibt. Das bewirkt, dass sie nur ganz spezielle Organe ansteuern und sich dort ansammeln, wo später Metastasen entstehen“, sagt Héctor Peinado vom Weill Cornell Medical College in New York, einer der leitenden Forscher des großen Teams. Die Mediziner gingen der Frage nach, warum verschiedene Tumoren ganz unterschiedliche Organe als Ort für Metastasen bevorzugen. Für ihre Untersuchungen nutzten sie 20 Zellkulturen neun verschiedener Tumorarten, von denen jeweils bekannt war, dass sie entweder in Leber, Lunge, Gehirn oder Knochen Tochtergeschwülste erzeugen. Sie ermittelten, wie sich die Exosome jeder dieser Zellkulturen in der Zusammensetzung ihrer Proteine unterschieden. Als besonders wichtig erwiesen sich dabei die Integrine – Glykoproteine der Zellmembran, die als Andockstellen Verbindungen zu anderen Zellen herstellen und so Signale übertragen können.

Die Forscher konnten nachweisen, dass Exosome mit einer bestimmten Kombination von Integrinen bevorzugt an Zellen der Lunge andocken, während Integrine anderer Exosome das Anheften an Leberzellen begünstigen. Demnach ließe sich an der Art der Integrine auf der Oberfläche der Exosome eines Tumors die Adresse ablesen, die die Exosome ansteuern, um Metastasen „den Boden zu bereiten“. Das bestätigten die Wissenschaftler im Tierversuch, indem sie durch Injektion bestimmter Exosome den Ort der Metastasenbildung für einen Tumor veränderten. Daraufhin breiteten sich beispielsweise Tumoren, die normalerweise Knochenmetastasen erzeugten, stattdessen in den Lungen aus.

Durch Analyse der Integrine von Exosomen im Blut von Tumorpatienten ließ sich erkennen, in welchen Organen mit Metastasen gerechnet werden muss. Weitere Untersuchungen ergaben, dass nach dem Andocken von Exosomen an Zellen des Zielortes Entzündungsprozesse und andere Veränderungen im Gewebe ausgelöst werden, die für das Wachstum von Krebszellen vorteilhaft sind. Wenn es gelingt, die Integrine durch Medikamente zu blockieren, so dass die Exosome ihr Ziel nicht mehr finden, könnte die Ausbreitung eines Tumors auf andere Organe zumindest erschwert werden. Das wäre ein neuer Therapieansatz, der die Heilungschancen der meisten Tumorerkrankungen verbessern würde.

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