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Medizin

Krebs „vergreift“ sich an Immunzellen

Eine Brustkrebszelle verbindet sich über einen Fortsatz mit einer Immunzelle. Rechts: Grün markierte Mitochondrien wandern durch das Nanoröhrchen von der T-Zelle zur Krebszelle. (Bild: Nature Nanotechnology https://doi.org/10.1038/s41565-021-01000-4)

Bösartigen Strategien auf der Spur: Forscher haben einen Mechanismus entdeckt, der Tumorzellen dabei hilft, dem Immunsystem zu entgehen. Sie greifen durch tentakelartige Nanoröhrchen nach Abwehrzellen und entziehen ihnen dann Mitochondrien. Durch den Diebstahl der Zell-Kraftwerke schwächen die Krebszellen ihre Gegner und stärken sich gleichzeitig selbst. In der Entdeckung dieser Strategie steckt medizinisches Potenzial, sagen die Forscher: Eine Unterdrückung der Ausbildung von Nanoröhrchen durch bestimmte Wirkstoffe könnte die Krebsbehandlung unterstützen, lassen erste erfolgreiche Experimente bereits hoffen.

Die Gefahr der Entwicklung von Krebs begleitet uns durchs Leben. Denn in unserem Körper entarten ständig einige Zellen durch Mutationen in ihrem Erbgut. Wenn ihnen diese genetischen Besonderheiten dabei ein unkontrolliertes Wachstum ermöglichen, bilden sich Wucherungen, die sich schließlich im Körper ausbreiten können. Doch normalerweise erkennt unser Immunsystem diese potenziell gefährlichen Mutanten und beseitigt sie: Spezialisierte Einheiten der Körperpolizei können entartete Zellen anhand bestimmter Merkmale identifizieren und dann für ihre Bekämpfung sorgen.

Wie entgeht Krebs dem Immunsystem?

Doch leider funktioniert dieses System bekanntlich nicht immer effektiv genug. Ein Faktor ist dabei, dass Krebszellen der Bekämpfung durch das Immunsystem mithilfe bestimmter Merkmale oder Fähigkeiten entgehen. Die Aufklärung der verschiedenen Schutzstrategien von Tumorzellen hat deshalb eine große Bedeutung für die Entwicklung von neuen Therapien gegen Krebserkrankungen. Diesem Forschungsthema widmet sich ein Team aus US-Wissenschaftlern unter der Leitung der Harvard Medical School in Boston. In ihrem Fokus stehen dabei die physikalischen Interaktionen zwischen Krebs- und Immunzellen auf der Nanoebene.

Ihre aktuelle Entdeckung machten die Forscher bei der Beobachtung von Brustkrebszellen, die mit Immunzellen gemeinsam im Labor kultiviert wurden. Wie sie berichten, stießen sie bei Untersuchungen mittels Rasterelektronenmikroskopie auf strukturelle Auffälligkeiten: Die Krebszellen schienen sich mit nahegelegenen Immunzellen über tentakelartige Gebilde zu verbinden. Die Breite dieser Nanoröhrchen lag dabei meist nur im Bereich von 100 bis 1000 Nanometern. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar ist etwa 80.000 bis 100.000 Nanometer breit. In einigen Fällen schienen sich die mit den Immunzellen verbundenen Gebilde auch zu dickeren Röhren zusammenzuschließen.

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Immunzellen geschwächt – Krebs gestärkt

Um herauszufinden, was beim Kontakt zwischen den Tentakeln und den Immunzellen geschieht, markierten die Wissenschaftler bestimmte Bestandteile in den untersuchten Zellen durch spezifische Fluoreszenzfarbstoffe. So zeichnete sich schließlich ab, dass Mitochondrien durch die Nanoröhren aus den Immunzellen gesaugt und anschließend in die Krebszellen gezogen wurden. „Indem wir die intrazellulären Strukturen beobachteten, sahen wir, wie diese zarten Nanoröhrchen den Immunzellen die Energiequelle stahlen“, sagt Senior-Autor Hae Lin Jang von der Harvard Medical School. „Dies war sehr aufregend, weil diese Art von Verhalten noch nie zuvor bei Krebszellen beobachtet worden war.“

Durch Untersuchungen des Energieumsatzes in den Krebs- und den Immunzellen konnten die Forscher dann bestätigen: Nach der Co-Kultivierung und dem damit verbundenen Transfer von Mitochondrien gewannen die empfangenden Krebszellen an „Kraft“. Bei den Immunzellen führte der Schwund der Organellen dagegen zu einer Schwächung. Dabei betonen die Forscher, dass die Funktion der Mitochondrien für die Aktivierung von Immunzellen bekanntermaßen eine wichtige Rolle spielt. Und im Fall der Krebszellen ist eine gute Energieversorgung wiederum mit einer hohen Teilungsrate verbunden. „Krebs ist tödlich, wenn das Immunsystem unterdrückt wird und die Krebszellen metastasieren können, und es scheint, dass diese Nanoröhrchen ihnen bei beidem helfen können“, sagt Erst-Autor Tanmoy Saha von der Harvard Medical School.

Potenzial für die Krebsmedizin

In anschließenden Experimenten konnten die Wissenschaftler zeigen, dass sich die Ausbildung der Nanoröhrchen und der damit verbundene Mitochondrien-Transfer durch bestimmte Substanzen in den Zellkulturen unterdrücken lässt. Daraufhin führten sie bereits erste Versuche im Mausmodell durch: Sie injizierten Versuchstieren mit Krebserkrankungen einen Hemmstoff für die Bildung der Nanoröhrchen. In Kombination mit weiteren Behandlungsmaßnahmen zeichnete sich dabei ein deutlicher Beitrag der Substanz bei der Eindämmung des Tumorwachstums ab.

„Eines der Ziele in der Krebsimmuntherapie ist es, Kombinationen von Behandlungen zu finden, die die Ergebnisse verbessern können“, sagt Saha. „Unsere Beobachtungen deuten darauf hin, dass ein Hemmstoff für die Bildung von Nanoröhrchen mit Krebsimmuntherapien kombiniert und getestet werden könnte, um zu sehen, ob er die Ergebnisse für die Patienten verbessern kann“, sagt der Wissenschaftler.

Quelle: Brigham and Women’s Hospital, Fachartikel: Nature Nanotechnology, doi: 10.1038/s41565-021-01000-4

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