Krebsstudien: Sauerstoffmangel lässt Krebstumore metastasieren

Bei Sauerstoffmangel beginnen Krebserkrankungen eher zu streuen
Wissenschaftler der Ludwig-Maximillians-Universität (LMU) in München konnten in ihren aktuellen Untersuchungen den Mechanismus entschlüsseln, der Tumor bei niedrigen Sauerstoffkonzentrationen zu einer verstärkten Streuung in anderes Gewebe veranlasst. Die Forscher beobachteten, dass bei Sauerstoffmangel ein kleines Molekül ausgebremst wird, das normalerweise einen Schutzmechanismus in Gang setzt.

Das Forscherteam um Professor Heiko Hermeking konnte erstmals die Mechanismen bestimmen, die dafür verantwortlich sind, dass Tumor bei niedrigen Sauerstoffkonzentrationen zu einer verstärkten Metastasierung neigen, berichtet die LMU. Der Effekt ist bei vielen Krebspatienten von Bedeutung, da Tumore oft schlecht durchblutet sind und deshalb häufig eine schlechte Sauerstoffversorgung aufweisen, berichten die Wissenschaftler. Durch diesen Sauerstoffmangel sprechen die Tumore schlecht auf Strahlen- und Chemotherapie an und neigen zu einer Metastasierung, erläutern die Experten den Zusammenhang. Die Ergebnisse ihrer aktuellen Studie haben die Wissenschaftler in dem Fachmagazin „Gastroenterology“ veröffentlicht.

Spezielles RNA-Molekül vermehrt deaktiviert
In ihren Untersuchungen an Dickdarmkarzinomen stellten die Wissenschaftler fest, das bei mehr als der Hälfte der Tumore das sogenannte „Tumorsuppressorgen p53“ inaktiviert war. In früheren Studien hatte Prof. Hermeking bereits nachgewiesen, dass dieses Gen ein Protein codierte, welches seinerseits ein extrem kurzes RNA-Molekül – die sogenannte Mikro-RNA-34a (miR-34a) – direkt induziert. Dieses spielt wiederum bei der Tumorunterdrückung eine zentrale Rolle. „An Darmkarzinomen haben wir beobachtet, dass miR-34a in metastasierenden Tumoren, in denen oft Sauerstoffmangel herrscht, besonders häufig inaktiviert wird“, berichtet Prof. Hermeking von den Untersuchungsergebnissen.

Zusammenhang zwischen Metastasierung und Sauerstoffmangel entschlüsselt
Die Inaktivierung von miR-34a konnten die Wissenschaftler nun erstmals in direkten Zusammenhang mit dem Sauerstoffmangel bringen. „Die Tumorzellen produzieren bei niedrigen Sauerstoffgehalten den sogenannten Hypoxie-induzierten Faktor HIF1a, der das schützende RNA-Molekül direkt hemmt“, berichtet die LMU. Außerdem werde eine Reaktionskette in Gang gesetzt, die in ihrem Verlauf weitere Proteine hochreguliert und letztendlich einen Prozess anstößt, bei dem sich lokal wachsende, nicht-invasive Oberflächenzellen in aggressive Zellen verwandeln. Diese dringen in andere Gewebe ein und der Tumor metastasiert. Der Prozess werde als epithial-mesenchymale Transition (EMT) bezeichnet und spiele auch bei der Wanderung von Zellen während der Embryonalentwicklung eine wichtige Rolle.

Spezielles Protein mit weitreichender Wirkung
An der verhängnisvollen Reaktionskette ist laut Aussage der Forscher unter anderem das Protein PPP1R11 beteiligt. Die Produktion dieses Proteins sei an der Invasionsfront von Tumoren, die schlecht mit Sauerstoff versorgt sind, besonders hoch ausgefallen. Normalerweise werde die Produktion von PPP1R11 in den Zellen direkt durch miR-34a und somit indirekt auch durch den Tumorsuppressor p53 unterdrückt. Auf diese Weise könne die Reaktionskette gewissermaßen umgekehrt und ein Schutzmechanismus ausgelöst werden, der bewirkt, dass die Zellen an Ort und Stelle bleiben. Dies hemme die Metastasierung.

Neue Ansätze für Therapien
Die neuen Studienergebnisse deuten laut Aussage der Forscher auch darauf hin, dass metastasierende Darmtumoren möglicherweise therapierbar wären, wenn wichtige Proteine der aufgezeigten Reaktionskette gehemmt werden könnten und parallel eine Aktivierung von miR-34a gelänge. „Insbesondere Moleküle, die miR-34a substituieren und deren Funktion übernehmen könnten, werden derzeit bereits in klinischen Studien untersucht“, erläutert Prof. Hermeking. Vor allem für Tumore mit schlechter Sauerstoffversorgung könnten diese von hoher Relevanz bei den zukünftigen Behandlungsoptionen sein, so das Fazit der Studienautoren.