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Wissen & Umwelt

Mit Biochemie gegen Tumore

Krebs ist unberechenbar. Auch nach erfolgreicher Behandlung kann er immer wieder ausbrechen. Neue Behandlungsmethoden sollen das in Zukunft verhindern und gleichzeitig weniger belastend für den Patienten sein.

Krebszellen stellen für Mediziner ein großes Problem dar, weil sie gesunden Körperzellen sehr ähnlich sind. Denn wie gesunde Körperzellen sind auch Krebszellen in einem abgestuften, sogenannten hierarchischen, System angeordnet: Bei Erwachsenen stehen hierbei die adulten Stammzellen am Anfang. Von diesen Zellen hat der Körper nur sehr wenige - einige Tausend für jedes Organsystem, wie die Haut, die Magen- und Darmwände oder das Blut. Diese Sorte Stammzellen teilen sich sehr selten.

Prof. Andreas Trumpp, Leiter der Abteilung Stammzellen am Heidelberger Krebsforschungszentrum (DKFZ) (Foto: Fabian Schmidt/ DW)

Andreas Trumpp entwickelt Strategien gegen Krebsstammzellen

Der Körper braucht aber Tag für Tag Milliarden frischer Zellen. Deshalb gibt es ein starkes Beschleunigungssystem, das für stetiges Zellwachstum sorgt: "Die Stammzellen bilden Vorläuferzellen, die sich unglaublich schnell teilen", erklärt Andreas Trumpp, Leiter der Abteilung Stammzellen am Heidelberger Krebsforschungszentrum (DKFZ). Während der Teilung fangen die Zellen an, sich zu spezialisieren, um schlussendlich im Körper verschiedene Jobs zu übernehmen: Sie entwickeln sich zu Haarzellen, Haut- und Gewebezellen oder in Zellen der Darm- und Magenwände. Diese sich schnell teilenden Vorläuferzellen machen auch in einem Tumor den Großteil der Tumormasse aus.

Eine Chemotherapie zielt deshalb auf Zellen, die sich schnell teilen. Das Problem dabei: Nicht nur die Tumorzelle stirbt ab, sondern auch die gesunden Vorläuferzellen. "Das führt dazu, dass die Patienten die Haare verlieren, Durchfall bekommen und eine sehr starke Blutarmut entwickeln", beschreibt Trumpp die schweren Folgen. Weil sich Stammzellen - anders als die Vorläuferzellen - nur sehr selten teilen, gehen sie durch die Chemotherapie nicht zugrunde. Deswegen kann sich der Körper auch wieder erholen: Setzt man die Chemotherapie ab, wachsen die Haare nach, das Knochenmark regeneriert sich und auch die Durchfälle gehen zurück.

Nicht alle Krebszellen sind gleich gefährlich

Das Problem dabei: Jeder Tumor besitzt Stammzellen. Sie überleben eine Chemotherapie genauso wie gesunde Stammzellen, denn auch sie teilen sich sehr selten. Man sagt auch: Sie schlafen. Das Problem ist, dass diese Krebs-Stammzellen über das Blutsystem in den ganzen Körper geraten können, wenn sie erwachen. Dort bilden sie an verschiedenen Stellen neue Krebsgeschwüre - sogenannte Metastasen. Das kann Monate oder Jahre dauern und dann ist der Krebs meist nicht mehr heilbar.

Eine Krebszelle verläßt den Blutkreislauf durch eine Öffnung in der Gefäßwand. So findet sie den Weg in ein anderes Organ. Dort bildet sie Metastasen (Foto: DKFZ)

Eine Krebszelle verlässt den Blutkreislauf durch eine Öffnung in der Gefäßwand. So findet sie den Weg in ein anderes Organ und bildet dort Metastasen.

Um Krebs zu besiegen, müssen die Mediziner deshalb auch die Krebs-Stammzellen ausschalten. Dazu gibt es mittlerweile verschiedene Ansätze. Einer davon klingt paradox: Man weckt die Stammzellen auf und regt sie zur Zellteilung an. Denn es gibt Hinweise, dass eine Chemotherapie solche aufgeweckten Stammzellen durchaus abtöten kann. Zwar hört sich das gefährlich an, aber abwarten sei auch keine Lösung, meint der Molekularbiologe Trumpp: "Ich vergleiche das immer mit einer Mine aus dem Zweiten Weltkrieg, die irgendwo liegt: Und die Frage ist: Wollen wir sie einfach liegen lassen und hoffen, dass niemand darauf tritt, oder wollen wir sie kontrolliert sprengen?"

Eine weitere Möglichkeit könnte sein, es den Krebszellen so unbequem wie möglich zu machen indem man ihre Wechselwirkung mit anderen Zellen stört. Krebs-Stammzellen sind nämlich auf eine bestimmte Umgebung angewiesen. Sie treten in Interaktion mit Gewebezellen, die ihnen eine Nische bieten - sie quasi beherbergen. "Antikörper können solche Wirkungen zwischen zwei Zellen relativ einfach blockieren und damit kann die Interaktion zwischen Stammzelle und Mikroumgebung verhindert werden", erklärt Stammzellforscher Trumpp. "Das führt dazu, dass die Krebsstammzelle zu einer normalen Krebszelle differenziert, die weniger gefährlich ist oder auch leichter zugänglich ist für Chemotherapie."

Orange: Stammzelle des blutbildenden Systems der Maus in ihrer Stammzellnische im Knochenmark (Foto DKFZ)

Maus-Krebs-Stammzellen in ihrer Mikroumgebung. Ohne schützende Nische verlieren sie ihre Gefährlichkeit.

Immunabwehr stärken

Eine weitere Therapiemöglichkeit wäre es, dass sich der Körper selbst mit seinem Immunsystem gegen Tumorzellen wehrt. Diese Aufgabe übernehmen sogenannte T-Lymphozyten oder T-Zellen. "Diese T-Lymphozyten erkennen bestimmte Eiweißstrukturen auf den Tumorzellen und reagieren dann ganz spezifisch gegen Zellen, die diese Eiweiße tragen und töten die Zellen ab", erklärt Dirk Jäger, Direktor für Medizinische Onkologie am Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen (NCT) in Heidelberg. Bei Krebspatienten ist diese Immunabwehr aber nicht stark genug. Deshalb versucht man, bei Patienten die Immunabwehr zu stärken, indem man die Bildung der T-Lymphozyten anregt.

Dendritische Zellen (Bildmitte) spielen eine Schlüsselrolle bei Krebsimpfungen. Sie lenken Angriffe des Immunsystems auf den Tumor, indem sie den T-Killerzellen (am Bildrand) ein Fahndungsbild der Tumorzellen präsentieren (Foto: DKFZ)

Krebsimpfung: Dendritische Zellen (Mitte) lenken T-Zellen (am Rand) direkt auf Tumore

Erschwerend kommt allerdings hinzu, dass die Tumorzellen wiederum Tarn- und Verteidigungsstrategien gegen die T-Lymphozyten entwickelt haben. "Sie können zum Beispiel Botenstoffe aussenden, die T-Zellen ruhigstellen und sie am Einwandern hindern", erklärt Jäger.

Also gilt es, sowohl den T-Lymphozyten den Weg zum Feind zu zeigen, als auch die Tumorzellen zu enttarnen. Dazu können die Forscher T-Zellen heute genetisch so verändern, dass sie bestimmte Strukturen in Tumorzellen erkennen. Aber auch die Tarnung der Tumore lässt sich durchbrechen. So kann man Botenstoffe unterdrücken, die Tumorzellen aussenden, um das Immunsystem zu täuschen. "So wird der Tumor wesentlich sichtbarer und zugänglicher für das Immunsystem", betont Jäger. Am wirksamsten seien allerdings Kombinationen beider Ansätze.

Der Ärztliche Direktor der Onkologie am Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen (NCT) in Heidelberg Prof. Dirk Jäger (Foto: Fabian Schmidt/ DW)

Dirk Jäger immunisiert Patienten gegen den Krebs

Diese Immuntherapie hat noch einen weiteren großen Vorteil: Ist eine T-Zelle einmal mit einer Tumorzelle in Kontakt geraten, wird sie aktiv. Das bedeutet, eine Art Kettenreation wird in Gang gesetzt. "Eine aktivierte T-Zelle wirkt nicht nur einmal, sie ist ein Serientäter und in der Lage, hintereinander diverse Tumorzellen abzutöten. Und in diesem Prozess fängt sie an sich zu teilen. Sie bildet Tochter-T-Zellen, die ebenfalls aktiv werden", hebt Bertold Kreft, Krebs-Forscher bei Bayer HealthCare hervor. Besonders vielversprechend sei eine Kombination aus Chemo- und Immuntherapie.

Wählerische Chemotherapie - nur für Krebszellen

Und noch etwas könne die Chemotherapie wirksamer machen, sagt Kreft: Man bringt sie ausschließlich dorthin, wo sie wirklich gebraucht wird. Das gelingt, indem man das Zellgift der Chemotherapie an spezifische Antikörper koppelt, die nur an den Tumorzellen andocken. "Das heißt, ich erspare den normalen Zellen die Wirkungen der Chemotherapie", erklärt Biochemiker Kreft die Strategie. Für den Patienten ist diese Behandlung sehr schonend.

Es gibt also erfolgversprechende Ansätze gegen Krebs. Bis aber neue Medikamente auf den Markt kommen kann es noch Jahre dauern. Denn Forscher und Hersteller wollen Nebenwirkungen so weit wie möglich ausschließen. Und die Forschung ist noch lange nicht am Ende, denn jeder Tumor ist anders: Was gegen den einen wirkt, hilft bei einem anderen noch lange nicht.

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