Bauchspeicheldrüsenkrebs: Neuer Ansatz zur Behandlung entdeckt?

Umprogrammierte Mitochondrien helfen Krebszellen bei Sauerstoffmangel

Als winzige Energiekraftwerke der Zellen sind die sogenannten Mitochondrien normalerweise auf Sauerstoff angewiesen, den sie „verbrennen“ und hierdurch Energie für den Körper bereitstellen. Fehlt der Sauerstoff, könne die Mitochondrien sich jedoch anpassen. Dies machen sich zum Beispiel auch Tumore der Bauchspeicheldrüse zunutze, um zu wachsen. Allerdings liegt hier auch ein möglicher Angriffspunkt für die Behandlung von Bauchspeicheldrüsenkrebs, so das Ergebnis einer aktuellen Studie des Max-Planck-Instituts für Biologie des Alterns.

„Mitochondrien verbrennen Sauerstoff und stellen dadurch Energie für den Körper bereit“, erläutern die Forschenden in einer Pressemitteilung der Max-Planck-Gesellschaft zu den Studienergebnissen. Bei Sauerstoff- und Nährstoffmangel müssen die Zellen jedoch ihre Energieversorgung schnell umstellen. Der aktuellen Studie zufolge geschieht dies über eine Umprogrammierung der Mitochondrien. „Auch Tumore der Bauchspeicheldrüse nutzen diese Umprogrammierung, und können sich so trotz wenig vorhandener Nährstoffe und Sauerstoffmangel weiter ausbreiten“, berichten die Forschenden weiter. Der zugrunde liegende Signalweg biete daher ein gutes Ziel für Therapien gegen Bauchspeicheldrüsenkrebs.

Mitochondrien stellen auf Glykolyse um

In früheren Studien wurde bereits nachgewiesen, dass Zellen sich auf Sauerstoffmangel einstellen, „indem sie ihre Energieversorgung auf die sogenannte Glykolyse umstellen, bei der Zucker ohne Sauerstoff vergärt wird“, erläutert das Forschungsteam. Im menschlichen Körper werde dies zum Beispiel häufig im Alter erforderlich, da die Zellen schlechter mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt werden. „Es war schon länger bekannt, dass Zellen die Anzahl an Mitochondrien reduzieren, wenn sie bei Sauerstoffmangel auf Glykolyse umsteigen und diese nicht mehr für die Energieproduktion benötigen“, so der Max-Planck-Direktor Professor Dr. Thomas Langer.

Verantwortlicher Signalweg entdeckt

Die Forschenden haben jetzt herausgefunden, dass die noch verbleibenden Mitochondrien zusätzlich umprogrammiert werden, um den neuen Anforderungen bei Sauerstoff- und Nährstoffmangel gerecht zu werden. Dies geschehe über einen neu entdeckten Signalweg in der Zelle. So werde eine Protease (YME1L) in der Membran von Mitochondrien bei der Umstellung auf Glykolyse aktiviert und diese baue dann verschiedenste Proteine in den Organellen ab.

Signalweg mit eingebauter Zeitschaltuhr

Der Effekt dieser Protease-Aktivierung ist, dass keine neuen Mitochondrien mehr gebildet werden können und die verbleibenden Mitochondrien ihren Stoffwechsel verändern. Der Prozess stoppe jedoch irgendwann von selbst, da die Protease bei hoher Aktivität anfängt, sich selbst abzubauen, berichten die Forschenden. „Dieser Signalweg hat nicht nur eine eingebaute Zeitschaltuhr, sondern ermöglicht eine sehr schnelle Antwort auf Sauerstoffmangel“, so Prof. Langer.

„Unsere Ergebnisse identifizieren die mTORC1-LIPIN1-YME1L-Achse als Regulator der mitochondrialen Proteostase an der Schnittstelle zwischen Stoffwechsel und mitochondrialer Dynamik”, berichten die Forschenden in dem Fachmagzin „Nature“.

Tumorwachstum signifikant verringert

Da auch in Tumoren, die schlecht durchblutet sind und in denen wenig Sauerstoff und Nährstoffe zu den Krebszellen gelangen, die Umprogrammierung der Mitochondrien das Wachstum der Tumore sichert, könnte eine Blockierung des entdeckten Signalwegs gegen die Krebszellen eingesetzt werden. Dies gilt beispielsweise bei Bauchspeicheldrüsenkrebs. Die Forschenden haben daher an Bauchspeicheldrüsenkrebszellen in der Petrischale untersucht, wie sich das Tumorwachstum verhält, wenn sie den Signalweg abschalten. Das Tumorwachstum wurde hierdurch signifikant verringert, berichtet das Forschungsteam.

Basis für neue Behandlungsansätze

Auch bei Tumoren in der Bauchspeicheldrüse von Mäusen habe sich der Effekt bestätigt, so die Mitteilung der Max-Planck-Gesellschaft. .„Gegen Pankreaskrebs gibt es bis jetzt keine Behandlung. Ich glaube, dass diese Protease ein sehr interessantes therapeutisches Ziel sein kann, da wir gesehen haben, dass der Signalweg auch in Patienten mit Bauspeicheldrüsenkrebs aktiv ist“, betont Professor Langer. Bisher seien jedoch noch keine Substanzen bekannt, die auf diese Protease wirken. (fp)