Können wir Krebszellen sterblich machen?

Telomere, die Enden linearer Chromosomen, sind der Forschungsgegenstand eines von Professor Dr. Karsten Rippe am DKFZ in Heidelberg koordinierten Forschungsverbundes. Jedes Mal, wenn eine Zelle sich teilt, verkürzen sich ihre Telomere, die damit als eine innere Uhr für das Alter der Zelle fungieren. Sind die Telomere zu kurz, also bei älteren Zellen, kann sich die Zelle nicht mehr teilen und stirbt – so schützt sich der Organismus vor unkontrolliertem Zellwachstum.

Ein Hauptmerkmal von Krebszellen ist ihre Fähigkeit, sich unkontrolliert immer wieder zu teilen und damit zu vermehren. Würden Telomere in Krebszellen durch den natürlichen Teilungszyklus ständig verkürzt, dann würden sie nach einiger Zeit sterben. Krebszellen können sich über diese natürliche Grenze hinweg setzen, indem sie das Enzym Telomerase aktivieren und so dem Zelltod entgehen. Telomerase ist in den normalen Körperzellen nicht aktiv und bleibt nur in Stammzellen angeschaltet, die für Bildung neuer Zellen verantwortlich sind. Bei einigen Krebsarten lässt sich jedoch keine aktive Telomerase nachweisen. Diese Zellen benutzen einen „Plan B“: Sie „missbrauchen“ die fehlgeleitete DNA-Reparatur-Maschinerie der Zellen zur Telomerverlängerung – ein Prozess der in gesunden Körperzellen nicht vorkommt. Die sehr unterschiedlichen Mechanismen, mit denen Tumorzellen ihre Telomere erhalten und sich so unaufhörlich teilen können, lassen sich für die Unterscheidung von einzelnen Tumoruntergruppen in der personalisierten Therapie verwenden. Gleichzeitig eröffnen sie die Möglichkeit, neue Medikamente zu entwickeln, die auf einen bestimmten Mechanismus der Telomerverlängerung abzielen und gleichzeitig bei verschiedenen Tumorarten wirken können.

Für ihre Analysen integrieren die Wissenschaftler automatisierte Mikroskopieverfahren mit Hochdurchsatzsequenzierungen von Genom, Epigenom und Transkriptom in Netzwerkmodellen, um den jeweils aktiven Telomerverlängerungs-Mechanismus in Patientenproben zu identifizieren. Zudem wird es so möglich vorherzusagen, welche Proteine dafür zentrale Funktionen ausüben, und diese dann als Biomarker oder als Ziele für neue Therapien zu verwenden. Besonders spannend daran ist, dass hier ein universeller Mechanismus aufgeklärt und zur Optimierung der Behandlung herangezogen wird, der die Krebszellen sterblich macht.

Spotlight aus dem Konsortium CancerTelSys - Identifizierung von Netzwerken für die Erhaltung von Telomeren in Tumoren zur Diagnose, Prognose, Patientenstratifizierung und Vorhersage der Therapieantwort, aus der Broschüre "Systemmedizin - Von Big Data zur personalisierten Medizin".