Progression und Metastasierung beim NSCLC: Verräterisches Merkmal ermittelt

Beim noch lokal begrenzten Nichtkleinzelligen Lungenkrebs (NSCLC) sagt die Fähigkeit des Tumors, Kohlenstoff aus Glukose für die Versorgung des Tricarbonsäurezyklus (TCA) zu verwenden, eine Ausbreitung der Erkrankung über die Lunge hinaus vorher – und zwar Monate bis Jahre bevor Metastasen klinisch sichtbar werden.

So lautet das Ergebnis einer neuen, in „Cancer Discovery“ veröffentlichten Studie von Forschenden des Children’s Medical Center Research Institute (CRI) an der University of Texas (UT) Southwestern (USA). Die Autoren erklären, dass Tumore mit dieser Stoffwechselaktivität zum frühen Tod der betroffenen Patienten führen.

Ermittlung des Tumorstoffwechsels mit Isotopen

Prof. Ralph J. DeBerardinis, Leiter des Eugene McDermott Center for Human Growth and Development an der UT Southwestern und Professor am CRI, entwickelte gemeinsam mit seinen ehemaligen Postdoktoranden – Co-Seniorautor Brandon Faubert (nun University of Chicago) und Erstautorin Ling Cai (jetzt an der Peter O’Donnell Jr. School of Public Health an der UT Southwestern) – einen Isotopeninfusionstest, um den Tumorstoffwechsel bei 90 Patienten zu ermitteln, deren Tumoren reseziert worden waren.

Die Wissenschaftler begleiteten die Patienten bis zu elf Jahre nach der Operation, um das Voranschreiten der Krebserkrankung und das Überleben der Betroffenen zu beurteilen. Dies geschah im Rahmen einer langjährigen Zusammenarbeit mit dem Herz- und Thoraxchirurgen Dr. Kemp Kernstine von der UT Southwestern.

„Im Rahmen dieser prospektiven Längsschnittstudie zur Beurteilung der Stoffwechseleigenschaften bei Nichtkleinzelligem Lungenkrebs beim Menschen suchten wir speziell nach Eigenschaften, die mit dem Voranschreiten der Krebserkrankung nach der Entfernung des Primärtumors korrelieren“, erklärt DeBerardinis. „Wir wollten herausfinden, welche Krebsarten schneller metastasieren, da ein Blockierung der von diesen Tumoren zur Ausbreitung genutzten Wege das Überleben der Patienten verlängern könnte.“

Die American Cancer Society beziffert den Anteil des NSCLC an allen Lungenkrebserkrankungen auf 85 Prozent. Da NSCLCs sich in ihren Stoffwechseleigenschaften unterscheiden, versuchten die Forschenden aus DeBerardinis Labor herauszufinden, welche metabolischen Merkmale die Tumoraggressivität vorhersagen könnten. Sie entdeckten, dass fast alle NSCLC-Tumoren Kohlenstoff aus Glukose in größerem Umfang in den TCA-Zyklus aufnahmen als es bei dem den Tumor umgebenden Lungengewebe der Fall war. Patienten, bei denen die stärkste Aufnahme dieser Art beobachtet wurden, wiesen jedoch schlechtere Outcomes auf. Diese stellten sich dar als beispielsweise eine viel raschere Progression zu einem Rezidiv oder zu Metastasen oder ein früherer Tod.

Keine Glukose für den TCA-Zyklus, Unterdrückung der Metastasierung

Durch die Implantation der gleichen Tumore in Mäuse konnten die Wissenschaftler des CRI zeigen, dass es zu einer Unterdrückung der Metastasierung kam, wenn die Fähigkeit von Glukose zur Versorgung des TCA-Zyklus blockiert wurde – auch wenn die Tumore an der Ursprungsstelle weiter wuchsen.

„Wir wussten bereits, dass nicht alle Tumore dieselben Stoffwechselwege nutzen, aber es war schwierig zu sagen, welche Wege in Bezug auf die Krebsmortalität tatsächlich wichtig sind“, erläutert DeBerardinis. „Unsere Studie zeigt, dass die Isotopenverfolgung bei Krebspatienten Wege identifizieren kann, die die Ausbreitung von Krebs sogar weit in die Zukunft vorhersagen.“

Die neue Entdeckung des Teams vom DeBerardinis-Labor baut auf älteren Untersuchungen auf, die zeigten, dass Nierenkrebs ebenfalls auf einen flexiblen mitochondrialen Stoffwechsel angewiesen ist, um Metastasen zu bilden. Beide Studien werden laut den Wissenschaftlern als Leitfaden für künftige Studien dienen, deren Ziel es sein soll zu verstehen, wie diese Stoffwechselwege die Krebsentwicklung fördern und ob sie sicher blockiert werden können.