Knochenmetastasen: Auf der Suche nach Biomarkern und Therapeutika für Brustkrebsbetroffene

Die Entstehung von Knochenmetastasen bei Brustkrebsbetroffenen besser zu verstehen sowie Biomarker und neue Therapieansätze zu identifizieren – das ist das Ziel eines jetzt begonnenen Projekts von Medizinern an der Karl Landsteiner Privatuniversität Krems (KL Krems).

Fast 15 Prozent aller Brustkrebsbetroffenen bekommen Knochenmetastasen – einige erst 25 Jahre nach der ersten Diagnose. Neun von Zehn dieser Betroffenen überleben keine fünf Jahre. Diese drastischen Zahlen verdeutlichen die dringende Notwendigkeit, neue Diagnose- und Präventionsmöglichkeiten für Knochenmetastasen zu finden, betont die KL Krems.

Wesentliches Tool werde dabei ein im rotierenden Bioreaktor gezüchtetes, dynamisches 3-D-Modell sein, das kritische Bereiche der Knochenumgebung naturnah nachbildet. Die enge Kooperation zwischen der KL Krems, dem Universitätsklinikum Krems und weiteren Forschungseinrichtungen des Campus Krems schaffe dabei die notwendige Interdisziplinarität, die in der Onkologie zunehmend an Bedeutung gewinnt, betont die KL Krems.

Krebs im Knochen

„Knochen sind hochkomplexe Teile unseres Körpers“, meint Projektleiterin Dr. Sonia Vallet (Oberärztin Innere Medizin 2, Universitätsklinikum Krems und Senior Scientist in der wissenschaftlichen Arbeitsgruppe Molekulare Onkologie/Hämatologie der KL Krems). „Wir wollen besser verstehen, welche ihrer Eigenschaften dazu führen, dass sich im Blut zirkulierende Tumorzellen einnisten und Knochenmetastasen bilden.“

Speziell wird sich das Team um Vallet auf die endostale Nische konzentrieren. Dieser Bereich des Knochens beherberge zahlreiche Osteoblasten. Frühere Arbeiten von Vallet zeigten, dass gerade frühe Entwicklungsstadien der Osteoblasten eine Rolle bei der Entstehung von Knochenmetastasen spielen. Warum und welche? – das sei bisher unbekannt.

Als Grundlage für die Untersuchungen will das Team zunächst ein 3-D-Modell der endostalen Nische entwickeln. Dafür wird mit der IMC Fachhochschule Krems zusammengearbeitet, die über spezielles Know-how und Equipment für einen besonderen Bioreaktor verfügt. „Dieser Bioreaktor ermöglicht die Kultur von Zellen, insbesondere Osteoblasten und Brustkrebszellen in einem in vitro Modell der endostalen Nische“, erklärt Vallet. „Dieses 3D-Modell wird sowohl mit biochemischen als auch mit molekularbiologischen Analysen untersucht und zusätzlich vom Biomechanics Lab der KL Krems mittels Mikro-Computertomografie in höchster Auflösung analysiert.“

Daten Dank Modell

Ist das Modell etabliert, kann das Team beginnen, wertvolle Informationen über die Entstehung von Knochenmetastasen im Routinebetrieb zu gewinnen. Zuerst werden verschiedene Entwicklungsstufen der Osteoblasten im 3D Modell charakterisiert. Später werden Tumorzellen hinzugefügt und ihre Wirkung auf die endostale Nische untersucht. Dazu zählen dann auch Experimente, die klären, wie Osteoblasten-Entwicklungsstufen die Einwanderung, die Adhäsion und das Wachstum sowie die Medikamentenresistenz von Brustkrebszellen unterstützen – und ob es biochemische Markerstoffe gibt, die an diesen Vorgängen beteiligt sind und die sich eventuell als Diagnosetool eignen würden, so die Forschenden. „Anschließend werden wir konventionelle knochenmodifizierende Substanzen und solche, die derzeit untersucht werden, daraufhin testen, ob und wie sie sich auf die verschiedenen Abschnitte der Entstehung von Knochenmetastasen auswirken”, erläutert Vallet das dritte Ziel des auf drei Jahre angelegten Projektes.