17. Feb 2016

Vernetzte Krebszellen im Hirn: „Wir sind die Borg“

Krebszellen bilden im Gehirn ein Netzwerk, das beinahe wie ein eigenständiges Organ agiert. Dies könnte erklären, warum der Tumor ungewöhnlich resistent gegen Therapien ist.

vernetztes-Glioblastom

3D-Darstellung eines Glioblastoms: Vernetzte Krebszellen (blau) sind über lange Membranfortsätze (pink) miteinander verbunden. Quelle: Nature/DKFZ

Star Trek lässt grüßen: Wie ein Pilzmycel durchdringt der Tumor das Gehirn und bildet organähnliche, hoch vernetzte Strukturen. Die einzelnen Krebszellen sind über Röhren verbunden und kommunizieren unablässig. Mehr noch – gemeinsam trotzen sie dem Angriff von Röntgen- und Laserstrahlen.

Hört sich nach Science Fiction an, ist es aber leider nicht. Heidelberger Forscher um den Neurologen Frank Winkler untersuchten das Wachstum von Hirntumoren, fast in Echtzeit und in lebenden Mäusen. Im Nature-Magazin berichteten sie über das Verhalten der Krebszellen, welches frappierend an die Borg erinnerte – da wundert es wenig, dass diese Art Tumor beim Menschen meist tödlich endet. Ein Hoffnungsschimmer besteht: Die Forscher fanden einen Schwachpunkt im Netzwerk.

Glioblastome – um diese Krebsart geht es – entsteht aus Gliazellen, also Zellen des Gehirns, die nicht zu den Neuronen zählen. Der Krebs breitet sich im ganzen Gehirn aus, und wenn Ärzte ihn entdecken, ist es fast immer schon zu spät: Für eine Operation ist der Tumor zu tief ins Gewebe vorgedrungen, und Radio- und Chemotherapie schwächen ihn nur kurzzeitig. Glioblastome sind de facto unheilbar.

Invasion des Gehirns

Die Forscher wollten nun das Wachstum des Tumors im lebenden Organ untersuchen. Dazu implantierten sie menschliche Krebszellen in das Gehirn von Mäusen und verfolgten die Ausbreitung der Zellen mit einer speziellen Form der Mikroskopie. Manche dieser Experimente erstreckten sich über ein ganzes Jahr.

Das Mikroskop enthüllte Überraschendes: Ein Netzwerk von langen, dünnen Fortsätzen, mit denen die Krebszellen zu einem großen Geflecht verbunden waren. Durch diese microtubes (Mikroröhren) liefen Wellen von Calcium-Signalen, die von einem Ende des Geflechts zum anderen reichen konnten. Die Zellen kommunizierten also ständig, und das Glioblastom ähnelte damit einem eigenständigen Organ: Es war eine hochvernetzte Einheit, ein sogenanntes funktionelles Syncytium

Kommunikation war aber nicht die einzige Aufgabe der microtubes: Sie erkundeten auch den Weg, der den Tumor tiefer in das Gehirn eindringen ließ. Die Krebszellen am Rand des Geflechts sendeten ständig neue Fortsätze aus, und hatte sich einer von ihnen etabliert, diente er als Transportweg für neue Zellkerne, die dann eine neue Region besiedelten. Microtubes bildeten quasi die Speerspitze der Invasion.

„Widerstand ist zwecklos“

Doch damit nicht genug – die microtubes könnten auch die Resistenz gegen Therapien erklären. Eine Therapie mit Röntgenstrahlen ist bei Glioblastomen kaum wirksam, und die Heidelberger Forscher fanden vielleicht eine Erklärung dafür. Strahlung löst in Zellen ein Calcium-Signal aus, das Mechanismen in Gang setzt, die zum baldigen Tod der Zelle führen. In den vernetzten Zellen des Glioblastoms blieb dieses Signal jedoch aus – vielleicht, weil es durch das Netzwerk unterdrückt wurde? Sicher ist zumindest, dass diese Zellen die Strahlung ohne sichtbare Schäden überlebten.

Noch spektakulärer ist die Reaktion auf Laserstrahlen (kein Scherz!). Beschossen die Forscher einzelne Zellkerne mit Lasern, töteten dies zwar die Krebszellen rasch ab. Doch innerhalb weniger Stunden sendeten umliegende Krebszellen neue microtubes zu den sterbenden Kollegen, und etwas später wanderten über diese Route neue Zellkerne nach. An dem gleichen Platz, an dem die alte Zelle gestorben war, entstand nun wieder eine neue. Das Netzwerk hatte sich nahtlos regeneriert.

Rettung naht?

Die microtubes könnten jedoch auch zur Achillesferse des Tumors werden. Ein Gen mit Namen Connexin-43 spielt hier die Hauptrolle: Fehlt es, gibt es auch keine microtubes, und die Krebszellen werden empfänglich für Therapien. Dies zeigt sich an einer verwandten Art von Hirntumoren, den Oligodendrogliomen. Hier ist Connexin-43 kaum aktiv – und der Tumor reagiert wesentlich empfindlicher auf gängige Therapien. Auch wenn die Forscher die Aktivität von Connexin-43 in ihren Mäusen künstlich unterdrückten, wurde das Glioblastom angreifbar.

Theoretisch scheint der Weg zur Therapie klar: Connexin-43 ausschalten und so das Glioblastom verwundbar machen. So einfach wird es allerdings nicht sein. Connexin-43 ist auch in vielen anderen Zellen aktiv, und jeder Versuch, seine Funktion zu schädigen, wird von heftigsten Nebenwirkungen begleitet sein.

Dennoch könnte diese Erkenntnisse als Startpunkt dienen, um die Entwicklung einer neuen Therapie voranzutreiben. Und die ist dringend notwendig: Im Gegensatz zu ihren fiktionalen Kollegen, den Borg, bilden Glioblastome eine relle und tödliche Gefahr – etwa 3500 Menschen fallen ihnen allein in Deutschland jährlich zum Opfer.

Quellen:
Osswald et al., Nature Dezember 2015: Brain tumour cells interconnect to a functional and resistant network

One thought on “Vernetzte Krebszellen im Hirn: „Wir sind die Borg“

  1. Ich bin der Ansicht das Krebszellen kommunizieren, sie sprechen mit den Zellen der Angehörigen und versuchen dort Schaden anzurichten, das geht soweit, das diese versuchen den gesunden Menschen zum krankwerden zu manipulieren, da bin ich mir ganz sicher, Krebs ist ein Urgestein der Evulution mit grosser Macht, die Frage ist nur was er damit erreichen will, so sehe ich das

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