Krebsstammzellen

Definition: Was sind Krebsstammzellen?

Krebsstammzellen werden oftmals auch als Tumorstammzellen bezeichnet. Experten halten sie für die gefährlichsten Zellen eines Krebsgeschwüres, denn sie besitzen Eigenschaften, die sonst nur Stammzellen auszeichnen: Krebsstammzellen können sich nämlich unbegrenzt teilen und in unterschiedliche Krebszellen ausdifferenzieren.

Bereits in den 1960er Jahren fanden Forscher heraus, dass Krebszellen unterschiedliche Aufgaben wahrnehmen. Demzufolge musste es auch verschiedene Arten von Krebszellen geben. Allerdings formulierten erst 1997 die beiden Wissenschaftler Dominique Bonnet und John Dick die Idee der Krebsstammzellen. Demnach folgen auch die verschiedenen Tumorzellen einer organisierten Hierarchie. Die Krebsstammzellen bilden dabei die Spitze. Jedoch erst 2012 gelang es drei Studien unabhängig voneinander, diese These zu bestätigen. Bislang konnten die Krebsstammzellen bei verschiedenen Krebsarten nachgewiesen werden. Dazu zählen Leukämie, Lymphome, Brustkrebs, Prostatakrebs sowie Gehirntumore.

 

Welche Fähigkeiten haben Krebsstammzellen?

Krebsstammzellen sind in einem Krebsgeschwür nur in relativ geringer Anzahl vorhanden. Dennoch haben sie ein enormes Gefährdungspotenzial, denn sie sind zur unbegrenzten Selbsterneuerung und zur Ausdifferenzierung fähig. Forscher machen sie daher für das Wachstum von Tumoren verantwortlich. Die Krebsstammzellen sorgen so beständig für Nachschub an entarteten Zellen. Zu allem Übel zeichnet die Krebsstammzellen eine weitere Fähigkeit aus: Sie können den ursprünglichen Tumor verlassen und über die Blutbahn im Körper auf Wanderschaft gehen. Wenn ihnen an einer anderen Stelle die Neuansiedelung gelingt, bildet sich dort eine Tochtergeschwulst, die von Fachleuten Metastase genannt wird. Bei Brustkrebs werden beispielsweise häufig Metastasen in Lymphknoten, aber auch in den Knochen von Becken und Wirbelsäule oder in Leber, Lunge und Gehirn gefunden.

Das Tückische an den Krebsstammzellen: Sie können sich in den Stammzellnischen vor dem Immunsystem verstecken. Als Stammzellnische bezeichnet man die Mikro-Umwelt im jeweiligen Gewebe, die die Aktivität von Stammzellen nicht nur stabilisiert sondern auch reguliert, denn sowohl „normale“ Stammzellen als auch Krebsstammzellen sind mitnichten kleine, autonome Maschinen. Sie sind abhängig von den Signalen anderer Zellen.

Haben sich die Krebsstammzellen in einer Stammzellnische eingenistet, können sie dort in eine Art Ruhemodus fallen. In diesem sind sie weitgehend resistent gegenüber Chemotherapie und Bestrahlung. Experten vermuten, dass dieser Schlafmodus ein Hauptgrund für ein Rezidiv, also einen Krebsrückfall ist. Nach Jahren im Ruhemodus werden die Krebsstammzellen plötzlich wieder aktiv und beginnen mit der Produktion von neuen Tumorzellen. Diese Überlebensstrategie erklärt, warum bei manchen Patienten der Tumor wie aus dem Nichts zurückkehrt, obwohl die Therapie zunächst erfolgreich gewesen war.

Obwohl man mittlerweile die Krebsstammzellen recht gut untersucht hat, konnten sie sich dennoch einige Geheimnisse bewahren. Beispielsweise scheint nicht jede Krebsstammzelle auch die Ursprungszelle eines Tumors zu sein. Je nach Krebstyp kann die Quelle variieren. Bei einigen Tumorarten ist der Ursprung sogar noch völlig unbekannt.

 

Krebsstammzellen in der Forschung

Im Moment arbeitet die Forschergemeinde intensiv an der Frage, ob alle Krebsarten der Hypothese der Krebsstammzellen folgen. Bei Melanomen konnten Anzeichen für eine flachere Hierarchie gefunden werden. Hier könnten sehr viele oder eventuell sogar alle Krebszellen unter bestimmten Umständen einen neuen Tumor erzeugen. Es ist bislang auch noch sehr schwierig bis fast unmöglich, die Krebsstammzellen in großem Maßstab erfolgreich zu isolieren und weiter zu kultivieren. Diese Techniken wären aber für eine gezielte Therapie von enormer Wichtigkeit. Bislang erfolgen Tests an Medikamenten im Labor nur an künstlich erzeugten Krebsstammzellen.

Viele Erkenntnisse in der Krebsforschung basieren übrigens auf einer einzigen Zelllinie, den sogenannten HeLa-Zellen. Sie stammen ursprünglich von der 1951 in Baltimore verstorbenen Afroamerikanerin Henrietta Lacks. Sie litt an Gebärmutterhalskrebs. An einer ihr entnommenen Gewebeprobe forschte der Krebsforscher George Otto Gey. Sein Ziel war es, mit einer unsterblichen menschlichen Zelllinie zu arbeiten, um daran das Wachstumsverhalten von Tumorzellen zu studieren. Bis dahin waren jedoch alle Versuche mit menschlichem Gewebe gescheitert. Die Zellen starben invitro nach 30 bis 50 Teilungen ab oder stellten zumindest das Wachstum ein.

In dem von Henrietta Lacks stammenden Tumorgewebe isolierte Gey einzelne Zellen und kultivierte sie. Eine Zelle erregte seine besondere Aufmerksamkeit, da sie sich in ihren Eigenschaften von den anderen Zellen signifikant unterschied: Sie teilte sich mit besonders großer Geschwindigkeit. Sie starb auch nicht nach einer großen Anzahl von Zellteilungen. Diese Zelle schien unsterblich. Sie wurde die Urmutter der sogenannten HeLa-Zellinie. Otto Gey gab diese Zelllinie großzügig an andere Wissenschaftler weiter. In wissenschaftlichen Datenbanken sind beeindruckende Zahlen dokumentiert: Weltweit basieren über 11.000 Patente und 75.000 Fachartikel auf dieser einen menschlichen Zelllinie. Viermal wurde der Medizinnobelpreis an Forscher vergeben, die mit HeLa-Zellen arbeiteten.

Doch auch diese Erfolgsgeschichte kommt nicht ohne Tragik aus: Weder Henrietta Lacks noch ihre Angehörigen hatten je eine Erlaubnis zur Entnahme erteilt. Zum Zeitpunkt der Entnahme war das Einverständnis auch nicht zwingend erforderlich. Die Nachkommen der Patientin wussten jahrzehntelang jedoch nichts von den unsterblichen HeLa-Zellen. Diese wurden mittlerweile auf der ganzen Welt kultiviert sowie wissenschaftlich und kommerziell genutzt. Während die Nachkommen weiterhin in Armut lebten, wurde Jahr für Jahr ein Millionenumsatz mit der Zelllinie gemacht. Erst 2013 einigte sich die Familie mit dem National Institutes of Health darüber, wie die HeLa-Zellen in Zukunft genutzt werden dürfen, um Persönlichkeitsrechte, Wissenschaft und kommerzielle Interessen unter einen Hut zu bekommen.

 

Aktuelle Forschung

Erst kürzlich gelang es Wissenschaftlern am Deutschen Krebsforschungszentrum, das Protein TLX als Schlüsselmolekül in den Krebsstammzellen eines Hirntumors bei Mäusen zu identifizieren. Wird dieses Protein gezielt blockiert, so schrumpft der Tumor. Folgestudien konnten zunächst beweisen, dass das Protein auch in humanen Krebsstammzellen von Hirntumoren vorhanden ist. Damit wird die Hoffnung genährt, dass der sich der Ansatz langfristig für die Krebstherapie eignet und somit auch beim Menschen zum Einsatz kommen kann. Im Kampf gegen den Gehirntumor und möglicherweise auch anderen Krebsart würde so eine effektive Waffe zur Verfügung stehen.