Stoffwechselinteraktion zwischen Zellen: Optische Bildgebung zeigt, was Pankreastumoren beim Wachsen hilft

Anhand innovativer optischer Bildgebung hat eine US-amerikanische Arbeitsgruppe die Stoffwechselaktivität untersucht, die bei Pankreaskarzinom zum Tumorwachstum führt. Sie erhoffen sich davon ein besseres Verständnis der Mikroumgebung des Tumors und damit die Möglichkeit zur Entwicklung neuer Therapien.

In einer kürzlich publizierten Arbeit beschreiben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus dem Labor von Prof. Melissa Skala am Morgridge Institute for Research in Madison (USA), wie Krebszellen die Stoffwechselaktivität bestimmter nichtkanzeröser Zellen in der Bauchspeicheldrüse bzw. der extrazellulären Matrix (ECM) kapern, um das Tumorwachstum anzukurbeln.

Die Wechselwirkungen zwischen Krebszellen und Pankreas-Sternzellen (PSCs) aus der ECM seien für die Ausbreitung und das Überleben des Tumors entscheidend, berichtet Erstautorin Rupsa Datta aus dem Skala-Labor. „Die Krebszellen können diese Nicht-Krebszellen rekrutieren, damit sie für sie arbeiten“, erklärt die Wissenschaftlerin. „Es ist, als ob sie im Bann der Krebszelle stünden. Sie liefern der Krebszelle unter anderem Nährstoffe, damit diese überleben kann.“

Die Forscher kombinierten Bauchspeicheldrüsenkrebszellen und PSCs in einem Organoid-Modell. Die optische Stoffwechsel-Bildgebung ermöglicht es Forschenden, die metabolischen Wechselwirkungen zwischen den Zellen in Echtzeit zu visualisieren und zu messen. Die Technik ist nichtinvasiv und markierungsfrei, was bedeutet, dass sie die angeborene Autofluoreszenz von Zellen als Messwert verwendet, anstatt andere Reagenzien hinzuzufügen, die die Zellen schädigen würden. Veränderungen im Stoffwechsel werden anhand des Reduktions-Oxidations-Zustandes der Zellen (Redoxzustand) gemessen. Dieser schwankt, wenn Elektronen zwischen Molekülen innerhalb einer Zelle übertragen werden, um zu Wachstum und Teilung beizutragen.

„Wir fanden heraus, dass der Redoxzustand der Krebszelle eine stärkere Oxidierung aufzeigt und sich in Richtung Proliferation bewegt, wenn die erwähnten Nichtkrebszellen vorhanden sind“, sagt Datta. Dieser Transfer zwischen Zellen deutet den Forschenden zufolge darauf hin, dass Krebszellen möglicherweise ihre Redox-Beschränkung der Zellproliferation überwinden, indem sie direkt mit PSCs interagieren und den Stoffwechselprozess nutzen, um das Krebswachstum zu unterstützen.

Wie genau die physikalische Wechselwirkung zwischen diesen Zellen zu Veränderungen des Redoxzustandes führt, ist noch unbekannt. Datta hofft jedoch, dass ein weiteres Verständnis dieser Wechselwirkungen letztendlich zu gezielten Therapien führen wird, die die Vermehrung von Krebszellen und die Entwicklung von Tumoren verhindern könnten.