Lungenmetastasen: Reduzierung durch Blockade der Lipidproduktion in gesunden Zellen

Neue Forschungsergebnisse zeigen, wie Krebszellen gesunde Zellen dazu bringen, die Bildung von Metastasen in der Lunge zu unterstützen: Tumore nutzen von gesunden Lungenzellen produzierte Lipide als Signale, während die Drosselung dieser Lipidproduktion eine Metastasierung mindern kann.

Die neuen Erkenntnisse aus zwei Studien von Wissenschaftlern des VIB-KU Leuven Center for Cancer Biology (Belgien) und des Francis Crick Institute in London (Großbritannien) weisen diesen zufolge Wege zu neuen Therapiestrategien, in deren Mittelpunkt die Lipidproduktion in Lungenzellen steht – und weniger die Krebszellen selbst. Dies könne auch zu einer besseren Patientenselektion für laufende klinische Studien führen, die auf diesen Signalweg abzielen. Die Forschenden haben ihre Ergebnisse kürzlich in den Journals „Nature Cell Biology“ und „Cancer Discovery“ publiziert.

Krebs gehöre vor allem auch wegen der Bildung von Metastasen zu den häufigsten Todesursachen weltweit, schreibt das Vlaams Instituut voor Biotechnologie (VIB) anlässlich der Veröffentlichung der beiden Studien. Dabei sei die Lunge bei vielen Krebserkrankungen am häufigsten von Metastasen betroffen.

Ein entscheidender Aspekt bei der Metastasierung stelle die Bildung einer spezifischen Umgebung in anderen Organen als denen vom Primärtumor betroffenen dar. In einer solchen Umgebung versorgen gewebsständige Zellen sekundäre Tumorzellen mit Signalen, die wichtig für deren Überleben und Proliferation sind. Auf diese Weise fördern sie die Tumorprogression.

Krebszellen programmieren gesunde Lungenzellen für ihre Zwecke um

Die Arbeitsgruppe von Prof. Sarah-Maria Fendt (Leuven) hat bereits früher zu Lungenmetastasen bei Brustkrebspatientinnen geforscht. Dabei konnten die Wissenschaftler zeigen, dass Alveolarzellen vom Typ 2 (AT2-Zellen) andere Organe auf die Ankunft von Krebszellen vorbereiten. Über die Rolle dieser Zellen nach der Etablierung von Metastasen war jedoch bisher wenig bekannt. Könnte diese Wissenslücke geschlossen werden, würde dies möglicherweise neue Behandlungsansätze eröffnen. Die Teams um Fendt und Prof. Mariia Yuneva (London) untersuchen daher die Interaktion von AT2-Zellen mit Lungenmetastasen bei Brustkrebs, um deren Rolle im Tumorwachstum besser zu verstehen.

„Wir haben entdeckt, dass Krebszellen AT2-Zellen rekrutieren und diese so umprogrammieren, dass sie mehr Lipide für sie produzieren“, berichtet Dr. Xiao-Zheng Liu. Der Postdoktorand vom VIB-KU Leuven Center for Cancer Biology ist Erstautor der Studie in „Cancer Discovery“. Die Forschenden fanden außerdem heraus, dass eine Reduzierung der verfügbaren Lipide aus AT2-Zellen das weitere Metastasenwachstum hemmte. „Statt Krebszellen direkt anzugreifen, könnte es auch möglich sein, andere Zellen zu beeinflussen, die deren Wachstum fördern“, erklärt Liu. „Dies könnte neue Behandlungsmöglichkeiten eröffnen.“

Die Kollaboration der beiden Institute in Leuven und London hat laut den Wissenschaftlern maßgeblich zur Aussagekraft der Forschungsergebnisse beigetragen. „Wir konnten in verschiedenen Laboren, mit unterschiedlichen Modellen und Verfahren dieselben Ergebnisse erzielen“, unterstreicht Yuneva. „Dadurch, dass wir unsere sich ergänzenden Expertisen bündeln konnten, ist die Studie sehr fundiert.“

Nutzung von Lipiden aus gesunden Lungenzellen für die Metastasierung

Eine weitere zentrale Frage war, auf welche Weise Krebszellen die von gesunden Lungenzellen bereitgestellten Lipide nutzen. Da es sich bei Lipiden um energiereiche Moleküle handelt, ging man lange davon aus, dass sie hauptsächlich als Energiequelle dienen.

In einer zweiten, ergänzenden Untersuchung im Fendts Labor stellten die Forschenden jedoch fest, dass Krebszellen Lipide auch als Signalmoleküle verwenden, um Proteine zu modifizieren und deren Funktion innerhalb der Zelle zu regulieren. So können die Krebszellen ihr molekulares Profil verändern und ihr Wachstum in der Lunge steigern.

„Durch die Erforschung einer spezifischen Lipidkomponente nahmen Palmitat haben wir den Signalweg identifiziert, der diese molekularen Veränderungen in der Zelle auslöst und die Metastasierung in der Lunge fördert“, erläutert Dr. Ming Liu, Erstautor der in „Nature Cell Biology“ publizierten Studie. Fendt ordnet die Bedeutung dieser Entdeckung wie folgt ein: „Die entscheidende Erkenntnis war, dass diese Lipide nicht nur als Energiequelle dienen. Vielmehr initiieren sie den molekularen Signalweg, der es Krebszellen ermöglicht, sich zu verändern und zu wachsen. Wenn wir diesen Prozess unterbrechen, können wir das metastatische Wachstum blockieren.“

Optimierung der Patientenauswahl für zielgerichtete Therapien

Derzeit werden in einigen klinischen Studien Medikamente untersucht, die die Lipidproduktion hemmen. Eine Herausforderung besteht allerdings noch darin, solche Patienten zu identifizieren, die am wahrscheinlichsten von diesen Behandlungen profitieren. „Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass diese Inhibitoren am besten bei Patienten wirken, bei denen Metastasen große Mengen an AT2-Zellen rekrutieren. Diese Erkenntnis kann bei der Eingrenzung der Patientengruppe helfen, die den größten Nutzen von diesen Therapien hat“, sagt Fendt.

Die beiden neuen Studien weisen zudem auf die mögliche Rolle von AT2-Zellen bei der Förderung des Wachstums anderer Lungentumoren hin. Obwohl ein direkter Zusammenhang zwischen von AT2Zellen stammenden Lipiden und der Entstehung von primärem Lungenkrebs noch nicht nachgewiesen ist, deuten die beobachteten Wechselwirkungen auf eine mögliche Rolle des Lipidstoffwechsels von AT2-Zellen beim Lungenkrebswachstum hin.