Wissenschaftler haben Hirnkrebszellen mit einer neuen Methode die Fähigkeit zum Überleben genommen

Wenn man bei einem Rennwagen die Bremse löst, verunglückt er schnell. Dr. Barak Rotblat möchte etwas Ähnliches mit Hirnkrebszellen erreichen: Ihre Überlebensfähigkeit bei Glukosemangel ausschalten. Er möchte die Tumorzellen beschleunigen, damit sie ebenso schnell absterben. Dieser neue Ansatz zur Behandlung von Hirnkrebs basiert auf zehnjähriger Forschung in seinem Labor.

Neue Entdeckungen

Dr. Rotblat, seine Studenten und der Co-Leiter der Studie Gabriel Leprivier vom Institut für Neuropathologie des Universitätsklinikums Düsseldorf veröffentlichten ihre Ergebnisse letzte Woche in der Zeitschrift Nature Communications.

Bisher ging man davon aus, dass Krebszellen in erster Linie auf Wachstum und schnelle Vermehrung ausgerichtet sind. Es hat sich jedoch gezeigt, dass Tumore weniger Glukose enthalten als normales Gewebe.

Wenn Krebszellen sich ausschließlich auf schnelle Vermehrung konzentrieren, sollten sie stärker auf Glukose angewiesen sein als normale Zellen. Was aber, wenn ihre absolute Priorität nicht exponentielles Wachstum, sondern Überleben ist? Dann könnte das Auslösen von Wachstum bei Glukosemangel dazu führen, dass der Zelle die Energie ausgeht und sie stirbt.

Perspektiven für die personalisierte Medizin

„Das ist eine aufregende Entdeckung, die wir nach einem Jahrzehnt Forschung gemacht haben“, erklärt Dr. Rotblat. „Wir können Krebszellen gezielt angreifen, ohne gesunde Zellen zu beeinträchtigen. Das ist ein wichtiger Schritt hin zu personalisierter Medizin und Therapien, die gesunde Zellen umgehen, wie es Chemotherapie und Bestrahlung tun.“

„Unsere Entdeckung des Glukosemangels und der Rolle von Antioxidantien eröffnet ein therapeutisches Fenster für die Entwicklung eines Moleküls zur Behandlung von Gliomen (Hirntumoren)“, fügt er hinzu. Ein solches Therapeutikum könnte auch bei anderen Krebsarten eingesetzt werden.

Forschung und ihre Ergebnisse

Rotblat und seine Studenten Dr. Tal Levy und Dr. Haula Alasad gingen davon aus, dass Zellen ihr Wachstum anhand der verfügbaren Energie regulieren. Bei Energieüberschuss akkumulieren Zellen Fett und synthetisieren viele Proteine, um Energie zu speichern und zu wachsen. Bei Energiemangel müssen sie diesen Prozess stoppen, um einen Energiemangel zu vermeiden.

Tumore leiden in der Regel unter Glukosemangel. Forscher suchen daher nach molekularen Bremsen, die Krebszellen das Überleben bei Glukosemangel ermöglichen. Gelingt es, diese Bremsen zu deaktivieren, stirbt der Tumor ab, während normale Zellen, die nicht unter Glukosemangel leiden, unversehrt bleiben.

MTOR-Signalweg und die Rolle von 4EBP1

Rotblat und sein Team untersuchten den mTOR-Signalweg (mammalian target of rapamycin), der Proteine enthält, die den Energiezustand einer Zelle messen und ihr Wachstum regulieren. Sie fanden heraus, dass ein Protein im mTOR-Signalweg namens 4EBP1, das die Proteinsynthese bei sinkendem Energieniveau hemmt, für das Überleben von menschlichen, Maus- und sogar Hefezellen bei Glukosemangel unerlässlich ist.

Sie zeigten, dass 4EBP1 dies durch die negative Regulierung des Schlüsselenzyms ACC1 im Fettsäuresyntheseweg erreicht. Dieser Mechanismus wird von Krebszellen, insbesondere Hirntumorzellen, genutzt, um im Tumorgewebe zu überleben und aggressive Tumore zu bilden.

Entwicklung einer neuen Behandlung

Dr. Rotblat arbeitet derzeit mit BGN Technologies und dem National Institute of Biotechnology im Negev an der Entwicklung eines Moleküls, das 4EBP1 blockiert und so dafür sorgt, dass glukosearme Tumorzellen weiterhin Fett synthetisieren und ihre Ressourcen aufbrauchen, wenn der Glukosevorrat erschöpft ist.