Suche
Suchfunktion der Seite

aus der Forschung des Deutschen Krebsforschungszentrums

Keine Entspannung für Krebszellen

Während ihrer Teilung bildet eine Zelle zwei Polkörperchen, von denen Proteinfasern spindelförmig ausgehen und die Chromosomen auf die neu entstehenden Tochterzellen verteilen. Krebszellen besitzen dagegen häufig mehrere Polkörperchen, die sie an zwei Polen bündeln müssen, um sich korrekt teilen zu können. Forscherinnen und Forscher des Deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ) haben nun zusammen mit internationalen Kollegen entdeckt, dass diese Bündelung nur funktioniert, wenn die Proteinfasern straff gespannt sind.

Abbildung mutlipolare Spindel
Multipolare Spindel einer Krebszelle. Foto/Grafik: Deutsches Krebsforschungszentrum.
Abbildung einer missgebildeten Spindel
Mehrpolige, missgebildete Spindel einer Krebszelle. Foto/Grafik: Deutsches Krebsforschungszentrum.

Gelingt es der Krebszelle nicht, ihre Polkörperchen, die auch als Zentrosomen bezeichnet werden, an den Zellpolen zu bündeln, entsteht eine missgebildete, mehrpolige Spindel. Die Folge: Die Chromosomen werden völlig ungleichmäßig verteilt. Die gebildeten Tochterzellen haben dann entweder zu wenige oder zu viele Chromosomen und sterben ab. Somit sind die Proteine, die die Fasern spannen, für die Krebszellen lebensnotwendig und stellen ein neues Ziel der Krebsbekämpfung dar.

Zu viele Polkörperchen machen aggressiv

Warum ausgerechnet Krebszellen häufig mehrere Polkörperchen besitzen, ist nicht vollständig geklärt. Einige ihrer Gene zeigen eine andere Aktivität als in gesunden Zellen, und manche Zellteilungen laufen nur unvollständig ab. Beides kann zu einem Überschuss an Zentrosomen führen. „Bei allen Tumorformen einschließlich der Blutkrebserkrankungen treten Zellen mit mehreren Zentrosomen auf“, sagt Professor Dr. Alwin Krämer. „Im Schnitt ist das bei 20 bis 30 Prozent der Krebszellen der Fall.“ Je mehr Zellen eines Tumors zu viele Zentrosomen besitzen, desto aggressiver ist der Tumor. Allerdings ist noch nicht endgültig klar, ob überzählige Zentrosomen auch an der Tumorentstehung beteiligt sind.

Eine Zelle mit mehreren Polkörperchen ist nicht automatisch eine Krebszelle. So haben bestimmte Leberzellen und auch die Knochenmarkszellen, die für die Bildung von Blutplättchen verantwortlich sind, von Natur aus mehr als zwei Zentrosomen. Sie unterscheiden sich jedoch deutlich von Krebszellen, da sie sich viel seltener als diese teilen.

Systematische Suche enthüllt gleich mehrere Angriffspunkte

Um herauszufinden, welche Proteine für die Spannung der Spindelfasern und damit für die Bündelung überzähliger Polkörperchen sorgen, schalteten die Wissenschaftlerinnen Dr. Blanka Leber und Dr. Bettina Maier gezielt Gene in den Krebszellen aus. Dazu bedienten sie sich der sogenannten RNA-Interferenz: Kurze RNA-Moleküle, die zum auszuschaltenden Gen passen, werden in die Zellen eingebracht und binden dort an die Abschriften des Gens. Ein Enzym erkennt diese Komplexe als fehlerhaft und zerschneidet sie. So fehlt der Zelle die Information, um das vom Gen verschlüsselte Protein herzustellen – das Zielgen ist praktisch gehemmt.

„Wir haben jedes einzelne Gen der Zellen ausgeschaltet, das waren immerhin etwa 20.000 Gene“, beschreibt Krämer. „Ein automatisches Mikroskop hat dann später Fotos von den Zellen gemacht.“ Auf diesen Fotos suchten die Forscher nach Zellen, die Spindeln mit mehr als zwei Polen in sich trugen. „Die Fotos mussten wir allerdings per Auge auswerten. Das alles hat ungefähr ein Jahr gedauert.“ So identifizierten sie insgesamt 82 Gene, die bei der Bündelung der Polkörperchen eine Rolle spielen. Und für gespannte Fasern sorgt auch gleich eine ganze Reihe von Proteinen. „Wir fanden sehr verschiedene Proteine, von denen viele an der Verankerung der Fasern, der sogenannten Mikrotubuli, beteiligt sind“, sagt Krämer.

Angriff auf die Spannungskontrolleure

Unter den identifizierten Proteinen sind auch solche, die die Spannung der Mikrotubuli kontrollieren. Fehlen einer Zelle diese Kontrolleure, kann sie keine intakte Spindel aufbauen und sich nicht mehr richtig teilen. „Wenn wir gezielt die Gene für diese Proteine ausschalten, geht die Spannung der Mikrotubuli verloren. Die Zelle bildet dann eine mehrpolige Spindel und stirbt ab“, erklärt Krämer.

Damit sei dieser Mechanismus ein möglicher Ansatzpunkt für neue Krebstherapeutika: Eine Substanz mit solch einer Wirkung würde ausschließlich Tumorzellen abtöten, da nur sie mehrere Polkörperchen ausbilden und gleichzeitig häufig hohe Teilungsraten aufweisen. „Diese Substanz wäre spezifischer als die jetzigen Krebstherapeutika“, sagt Krämer. „Wenn auch nicht alle Tumorzellen überzählige Polkörperchen besitzen, würde dieser Wirkstoff dem Tumor die Speerspitze nehmen.“ Deshalb suchen die Forscher nun zusammen mit einem Partner aus der Pharmaindustrie nach Substanzen, die gezielt die Bündelung überzähliger Polkörperchen in Tumorzellen hemmen.

Andreas Fischer