Krebszellen: Der Unsterblichkeit auf der Spur

Wie die funktionslose Cherub-RNA Zellen ewig jung hält

Wissenschaftlern aus Österreich gelang vor kurzem eine wichtige Entdeckung, die hilft, das Entstehen von Krebs besser zu verstehen. Ein bei gesunden Zellen funktionsloses RNA-Molekül sorgt dafür, dass Krebszellen ewig jung bleiben und damit quasi unsterblich sind.

© sutulo / pixabay.com

Häufig offenbaren sich Prozesse, die zur Entstehung von Krankheiten führen, erst auf molekularer Ebene. So konnten österreichische Forscher jetzt entschlüsseln, wie Krebsstammzellen an ihre Unsterblichkeit gelangen. Ein in gesunden Zellen nutzloses RNA-Molekül namens „Cherub“ blockiert bei entarteten Zellen zwei wichtige Eiweiße und unterbindet so den Beginn des Differenzierungsprozesses.

 

Die Forschungsgruppe arbeitet am IMBA, dem Institut für Molekulare Biotechnologie in Wien. Sie untersuchte Fruchtfliegen (Drosophila melanogaster). Die Insekten können auch an Krebs erkranken und fungieren daher in der Wissenschaft als ideale Tumormodelle: Ihre Reproduktionsrate ist hoch, die Haltung einfach und die Tiere sind leicht zu untersuchen.

Die Fruchtfliegen haben bereits vielfach geholfen, wichtige Zusammenhänge zu entdecken. So wurden Tumorsuppressorgene in den 1980er Jahren erstmals in Fruchtfliegen beschrieben. Diese Gene haben eine wichtige Aufgabe, denn sie verhindern die unkontrollierte Teilung von geschädigten Zellen und damit die Entstehung von Krebs. Mutieren jedoch ausgerechnet die Tumorsuppressorgene, so steigt das Krebsrisiko stark an, denn es fehlt ein wichtiger Schutzmechanismus. Die Forschung an Fruchtfliegen hat gerade in der Krebsforschung für einen enormen Erkenntniszuwachs gesorgt.

 

So viel weiß die Wissenschaft: Bei Krebszellen gerät die asymmetrische Teilung aus den Fugen

Eine Vielzahl von verschiedenen biologischen Signalen steuert in einem gesunden Organismus die Teilung und Differenzierung von Zellen. Dieses fein ausbalancierte Kontrollsystem geht bei Krebszellen jedoch verloren. So ist es möglich, dass sich die entarteten Krebszellen unkontrolliert vermehren können und so etwas wie die Apoptose, also den programmierten Zelltod, nicht mehr kennen. Die sogenannte Unsterblichkeit ist normalerweise eines der zentralen Merkmale von Stammzellen. Hier teilt sich die Mutterstammzellen in der Regel in zwei identische Tochterstammzellen. Während die eine Tochterstammzellen Stammzelle bleibt und alle dafür notwendigen Eigenschaften behält, startet die zweite Tochterstammzelle in den Differenzierungsprozess und entwickelt sich zu einer somatischen Körperzelle weiter. Abhängig vom genetischen Programm entsteht aus ihr entweder eine Muskelzelle, eine Leberzelle oder eine Blutzelle. Somatische Körperzellen können sich jedoch nicht mehr unbegrenzt teilen. Experten sprechen von der asymmetrischen Teilung.

Es gibt jedoch auch die symmetrische Teilung, die für extreme Wachstumsraten sorgen kann. Dabei teilt sich die Mutterstammzelle ebenfalls in zwei Tochterstammzellen. Jedoch behalten beide Töchter die vollen Stammzelleigenschaften. Beide bleiben voll teilungsfähig und keine der beiden Zellen startet in den Differenzierungsprozess. Ganz ähnlich läuft die Zellvermehrung bei Krebszellen ab. Genau deswegen reden Wissenschaftler auch vielfach von Krebsstammzellen, die nur noch auf Teilung, Teilung, Teilung programmiert sind.

Wird den Teilungen nicht Einhalt geboten, entstehen große Tumore, die für den Organismus tödlich sind – allein schon, weil sie enormen Platz wegnehmen und so auf lebenswichtige Organe drücken können.

 

Gene aus der Zeit der Embryonalentwicklung verhelfen Krebszellen zu ewiger Jugend

Heute weiß die Wissenschaft, dass bei Krebszellen häufig jene Gene angeschalten sind, die in der Embryonalentwicklung eine wichtige Rolle spielten, im erwachsenen Körper jedoch normalerweise inaktiv sind. Eben um genau jene unkontrollierte Teilung zu verhindern, sind diese Mechanismen im Normalfall entweder komplett stillgelegt oder sie sind nur noch sehr begrenzt auf ganz bestimmte Gewebetypen und in einer gedrosselten Form aktiv.

Aufgrund von Umwelteinflüssen, Krankheiten oder Strahlung kann es in den Zellen zu Mutationen kommen. Diese können wiederum das fein austarierte System der asymmetrischen Teilung bei Stammzellen durcheinanderbringen. Dann entsteht aus einer Stammzelle eben nicht mehr eine Stammzelle und eine spezialisierte Tochterzelle, sondern wieder zwei Stammzellen, die im nächsten Schritt erneut zwei exakte Kopien von sich erzeugen. Hier kommt ein fataler Prozess in Gang, denn bei der symmetrischen Teilung fehlen irgendwann die differenzierten Zellen, die wichtige Aufgaben im Organismus wahrnehmen. Die außer Kontrolle geratenen Stammzellen sind jedoch unsterblich.

Für ihre Studie beobachteten die österreichischen Wissenschaftler die neuronalen Stammzellen von Fruchtfliegen, die an einem Gehirntumor litten. Normalerweise entstehen aus neuronalen Stammzellen neue Gehirnzellen. Die Forscher wollten herausbekommen, was die Krebsstammzellen von gesunden Vorläuferzellen unterscheidet.

 

Funktionslose RNA Cherub sorgt für die Unsterblichkeit von Krebszellen

Die erste Erkenntnis war: Sie konnten zunächst bei den Tumorstammzellen keine zusätzlichen Mutationen in der DNA finden. Es gab jedoch eine große Auffälligkeit: Ganz bestimmte RNA-Moleküle lagen in den Zellen in großer Anzahl hervor. In den Zellen hatte sich besonders die Cherub-RNA angereichert.

Bei „Cherub“ handelt es sich um eine sogenannte lange, nicht kodierende Ribonukleinsäure (kurz: lncRNA). Diese RNA wird zwar im Erbgut abgelesen, aber am Ende nicht in konkrete Eiweiß-Bausteine übersetzt. Damit hat diese RNA auf den ersten Blick scheinbar keine Funktion. Jedoch scheint Cherub an verschiedenen Prozessen innerhalb der Zellen beteiligt zu sein.

Gesunde Nervenzellen benötigen die Cherub-RNA nicht. Dort ist sie überflüssig und hat keine bekannte Funktion. Entartet jedoch die Zelle, so übernimmt Cherub eine Schlüsselrolle. Die Cherub-RNA sorgt dafür, dass die Tumorzellen auf ewig jung bleiben können und sich kein Drang zur Differenzierung einstellt. Cherub blockiert die normale Zellentwicklung, indem die Wechselwirkung von zwei wichtigen Proteinen außer Gefecht gesetzt wird. Nur dadurch können sich die Gehirnstammzellen in spezialisierte Neuronen ausdifferenzieren. Wird dieser wichtige Prozess unterbunden, so ist das Schicksal der Stammzellen für immer in Stein gemeißelt: Die Tumorstammzellen bleiben auf ewig Stammzellen. Eine Entwicklung in spezialisierte Zellen kann nicht mehr erfolgen.

 

Neue Behandlungsansätze lassen Krebspatienten hoffen

Doch die veröffentlichte Studie enthält einen Passus, der Hoffnung für viele Krebspatienten bedeutet: Den österreichischen Forschern ist es nämlich gelungen, bei den Fruchtfliegen in die Cherub-RNA eine Mutation einzuschleusen. Genau diese Mutation sorgte bei den Krebszellen für eine Einschränkung des Wachstums und damit einer Durchbrechung des Teufelskreises aus Teilung und Unsterblichkeit.

Im nächsten Schritt müssen weitere Studien klären, ob sich der in den Fruchtfliegen gefundene Mechanismus der Krebsentstehung auch im Menschen wiederfindet. Jedoch bietet das gewonnene Wissen über die Cherub-RNA den Medizinern auch völlig neue Behandlungsansätze, wie sie der Geißel „Krebs“ den Garaus machen könnten.

 

Disclaimer
familien-gesundheit.de stellt ausschließlich Beiträge für Informationszwecke bereit. Die Hinweise und Informationen sind nicht zur Selbstbehandlung geeignet. Sie ersetzen kein persönliches Gespräch, keine professionelle Beratung, keine individuelle Untersuchung oder fachkundige Behandlung durch ausgebildete und anerkannte, im Gesundheitswesen tätigte Experten wie z. B. Ärzte, Apotheker, Hebammen oder Physiotherapeuten.