Ovarialkarzinom: Wie Glykolipide Krebszellen verändern können

Patientinnen mit Eierstockkrebs haben trotz großen medizinischen Fortschrittes immer noch nur eine minimal verbesserte Heilungschance. Um neue Behandlungsmöglichkeiten entwickeln zu können, muss erst die Ausbreitung der Krankheit besser verstanden werden.

Ein internationales Team um die Basler Forschenden Dr. Francis Jacob und Viola Heinzelmann-Schwarz gelang es nun mit Unterstützung der Wilhelm Sander-Stiftung aufzuzeigen, dass die Veränderung der Tumorzellen bei der Metastasierung von Glykolipiden auf der Zelloberfläche abhängig ist.

Der Eierstockkrebs gehört in der westlichen Gesellschaft zu den tödlichsten Krebserkrankungen bei Frauen. Dies beruht auf einer unzureichenden Früherkennung welche dazu führen, dass die meisten Patientinnen erst im weit fortgeschrittenen Stadium, also wenn der Krebs sich bereits im Bauchraum ausgebreitet hat, diagnostiziert werden. Leider ist dann die Heilungschance trotz Chemotherapie mit einer 5-Jahres-Überlebensrate von nur 20 bis 30 Prozent sehr niedrig.

In Bezug auf die Tumorausbreitung gibt es bereits wissenschaftliche Beweise, dass die Metastasierung im Bauchraum über das Lymphsystem, die Blutbahn oder über freies Bauchwasser geschieht. Diese Prozesse setzen jedoch voraus, dass die metastasierenden Tumorzellen sich an die neue Umgebung anpassen und somit einen Übergang zwischen verschiedenen Zellstadien vollziehen müssen (Zellplastizität). Vorangegangene Arbeiten, sowie Jacobs langjährige Forschung zeigten auf, dass eine besondere Molekülklasse hier einen entscheidenden Beitrag leistet: die Glykolipide. Sie kommen auf jeder Zelloberfläche vor und sind in verschiedenste zelluläre Kommunikationsprozesse involviert. Die Glykolipide „könnten möglicherweise aktiv die Zellplastizität von Tumorzellen beeinflussen”, so Jacobs Hypothese. Er ist Projektleiter am Departement Biomedizin, Universitätsspital Basel und Universität Basel (Schweiz).

Daher hat sich das interdisziplinäre Team um Jacob sowie Prof. Viola Heinzelmann-Schwarz, Chefärztin und Vorsteherin am Universitätsspital Basel zusammen mit langjährigen internationalen Partnern von der Griffith Universität in Australien (Dr. Arun Everest-Dass und Prof. Mark von Itzstein) und Prof. Falk F. R. Büttner (Medizinische Hochschule Hannover) vorgenommen, diese Glykolipide weiter zu untersuchen. Ziel des Forschungsteams war es, die Beteiligung der bisher wenig beachteten Moleküle auf der Oberfläche von Krebszellen im Zusammenhang mit der Tumorausbreitung genauer zu studieren. Basierend auf Vorarbeiten wollten sie aufzeigen, dass neben dem Erbgut auch andere molekulare Bausteine der Zelle die Tumorausbreitung entscheidend beeinflussen können. Dieses Wissen könnte in naher Zukunft wichtig sein, um therapeutische Ansätze zu finden, welche die Tumorausbreitung unterdrücken und so die Heilungschancen verbessern.

Die Forschungsergebnisse des interdisziplinär arbeitenden Teams basieren auf einer eigenen Biobank und neu entwickelten Technologien, wie zum Beispiel MALDI-Imaging. Mithilfe eigens entwickelte experimentelle Ansätze, einem großen Datensatz von mehr als 3000 Patientinnen und der Genschere CRISPR-Cas9 gelang es, funktionell aufzuzeigen, dass Tumorzellen die Eigenschaft der Zellverwandlung nur eingeschränkt vollziehen können, wenn die entsprechenden Enzyme nicht mehr in der Lage sind, Glykolipide herzustellen. Außerdem zeigten die Wissenschaftler, dass es einen Zusammenhang zwischen Glykolipiden, Zellplastizität und Kalzium gibt.

„Dieses unerwartete Ergebnis zum Ende des Projektes lieferte einen weiteren Beweis, für die wichtige Rolle, die Glykolipide einnehmen können”, erklärt Jacob und ergänzt: „Die Veränderung von Proteinen und Lipiden durch das Anhängen von Glykanen (Kohlenhydratstrukturen) stellt vermutlich einen eigenen Code, vergleichbar zum Erbgut, dar. Jedoch ist dieser so komplex, dass ein stetig wachsendes Feld von Wissenschaftler:innen weltweit versucht, diesen zu entschlüsseln.”

Das Forschungsteam leistet nach Ansicht der Wilhelm Sander-Stiftung mit den gewonnenen Ergebnissen einen entscheidenden Beitrag zum Verständnis der Funktionsweise der Glykolipide, welche vermutlich auch in Tumorzellen von Patientinnen mit Brustkrebs eine Rolle spielen. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen nun in weiteren Patientinnenproben untersucht werden, um noch ein besseres Verständnis der Funktion der Glykolipide auf Einzelzellebene und in der molekularen Umgebung innerhalb des Tumors zu bekommen. Hierbei sollen auch bereits etablierte Ex-vivo-Zellkulturen eingesetzt werden. Dafür hat die Forschungsgruppe um Heinzelmann-Schwarz und Jacob in den vergangenen Jahren eine internationale Gewebebank aufgebaut, zu der mehr als 1500 Patientinnen mit gynäkologischen Tumorerkrankungen beigetragen haben. Sie ist Teil des Schweizer Tumor Profiler Projektes, einem Netzwerk von Forschenden, die sich der detaillierten Beschreibung der molekularen Eigenschaften von Tumoren verschrieben haben. Mit dieser fundierten Basis und den aufgebauten interdisziplinären Wissenschaftsstrukturen erhoffen sich die Wissenschaftler, einen entscheidenden Beitrag zum Verständnis der Krebsausbreitung leisten zu können.