Laut einer Studie des Garvan Institute of Medical Research spielt Kollagen XII eine Schlüsselrolle bei der Regulierung der Zusammensetzung der so genannten Tumormatrix.
ÜBERSICHT
Kollagen XII und Brustkrebszellen
Die Forscher unter der Leitung von Associate Professor Thomas Cox fanden außerdem heraus, dass ein hoher Gehalt an Kollagen XII die Ausbreitung von Brustkrebszellen vom Tumor in andere Teile des Körpers fördern kann, ein Prozess, der als Metastasierung bekannt ist.
Wechselwirkung mit der Mikroumgebung des Tumors
Die Mikroumgebung des Tumors ist das Ökosystem, das den Tumor umgibt. Ein Teil dieses Ökosystems ist die extrazelluläre Matrix. Krebszellen stehen in ständiger Wechselwirkung mit dem Tumormikromilieu, was das Wachstum des Tumors beeinflusst. Kollagen ist ein wichtiger Bestandteil dieses Tumormikromilieus, aber wie es den Tumor beeinflusst, ist noch nicht geklärt.
- Laut Professor Thomas Cox vom Garvan Institute of Medical Research in Sydney (Australien) ist über die Rolle der extrazellulären Matrix bei der Metastasierung von Krebs noch vieles unbekannt.
Behabdlungsziel für neue Krebsbehandlungen
Diese Forschungsergebnisse zeigen, dass Kollagen XII eine wichtige Rolle bei der Progression und Metastasierung von Brustkrebs spielt.
Krebszellen sind wie Samen, und die Mikroumgebung des Tumors ist der Boden. Wenn man den Boden – die extrazelluläre Matrix – untersucht, kann man verstehen, warum manche Tumore aggressiver sind als andere, und neue Wege zur Behandlung von Krebs entwickeln, so der Forscher.
Die Ergebnisse dieser Studie deuten auch darauf hin, dass die Messung des Kollagen XII-Spiegels in der Tumorbiopsie einer Patientin als zusätzliches Screening-Instrument eingesetzt werden könnte, um aggressive Brustkrebsarten mit einer höheren Metastasierungsrate zu identifizieren, wie zum Beispiel den dreifach negativen Brustkrebs.
- Darüber hinaus könnte Kollagen XII ein möglicher Angriffspunkt für zukünftige Krebstherapien sein.
Die extrazelluläre Matrix oder „Matrix“ ist ein dreidimensionales Netzwerk aus etwa 300-400 Kernmolekülen, darunter mehrere Kollagenproteine. Diese Matrix gibt Zellen und Geweben in allen Teilen des Körpers strukturellen und funktionellen Halt.
In der vorliegenden Studie haben die Forscherinnen und Forscher katalogisiert, wie sich die Tumormatrix im Laufe der Zeit verändert, und eine umfassende Datenbank dieser Veränderungen erstellt, die der Forschung kostenlos zur Verfügung steht.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Garvan Institute of Medical Research konzentrierten sich auf Kollagen XII, eine der 28 Kollagenarten, die im Körper vorkommen. Dieses Kollagen ist ein wichtiger Ordnungsfaktor für andere Kollagene und kann tiefgreifende Auswirkungen auf die 3D-Struktur der extrazellulären Matrix haben.
Das Forscherteam untersuchte Tumore in Mausmodellen von den frühesten präklinischen Krebsstadien bis hin zu Tumoren im Spätstadium. Dabei stellten sie fest, dass sich im Laufe der Tumorentwicklung viele Matrixmoleküle verändern und vor allem der Gehalt an Kollagen XII zunimmt.
Mit Hilfe der Gentechnik veränderte die Forschergruppe die Produktion von Kollagen XII und untersuchte die Auswirkungen auf die Bildung von Metastasen in anderen Organen. Es zeigte sich, dass die Metastasierung mit zunehmender Produktion von Kollagen XII zunahm.
Die Ergebnisse konnten in menschlichen Tumorbiopsien bestätigt werden, die zeigten, dass ein hoher Gehalt an Kollagen XII mit einer stärkeren Metastasierung und einer schlechteren Gesamtüberlebensrate einhergeht.
- Die vorliegende Studie wurde in dem Fachblatt Nature Communications veröffentlicht.
Ursachen für aggressive Krebsmetastasen entschlüsselt
Breitet sich Brustkrebs auf andere Organe aus, bedeutet dies für die Betroffenen in der Regel eine schlechtere Prognose.
Forschende der Universität Basel und des Universitätsspitals Basel haben einen Mechanismus entdeckt, der es Brustkrebszellen ermöglicht, sich an bestimmten Stellen im Körper einzunisten. Die Forschungsresultate deuten darauf hin, dass Tochtergeschwülste verhindert werden können.
- Das Forscherteam unter der Leitung von Professor Mohamed Bentires-Alj hat acht Jahre lang daran gearbeitet, die Rolle eines zellulären Enzyms bei der Metastasierung von Brustkrebs aufzuklären.
- Die drei leitenden Forscher Joana Pinto Couto, Milica Vulin und Charly Jehanno und ihre Mitarbeiter haben einen Mechanismus entdeckt, der die Metastasierung bei einer Reihe von aggressiven Krebsarten zu fördern scheint.
Die Funktionsweise des Mechanismus der Metastasierung (Absiedelung, Wanderung)
Eine Zelle kann man sich wie ein soziales Netzwerk vorstellen: Theoretisch ist jedes Individuum über erstaunlich wenige Zwischenschritte mit jedem anderen Individuum auf der Welt verbunden. Analog dazu sind die Zellfaktoren in molekularen Netzwerken miteinander verbunden.
- Funktioniert einer dieser Faktoren nicht mehr richtig, gerät das System aus dem Gleichgewicht.
Es kommt zu einer Art Kettenreaktion, die weitreichende und unerwartete Folgen für weiter entfernte Teile des Netzwerks haben kann. Die Entschlüsselung dieser Kaskaden kann helfen zu verstehen, wie ein kleiner Defekt im System einer Zelle zu Krankheiten wie Krebs führen kann.
- Diese Forschungsergebnisse liefern Ansatzpunkte für neue Behandlungsmethoden.
Die Rolle von Nicotinamid und Kollagen in diesen Prozessen
Die Forschungsgruppe von Bentires-Alj am Departement Biomedizin der Universität Basel und am Universitätsspital Basel hat eine dieser Kaskaden entschlüsselt.
Am Anfang steht ein Stoffwechselenzym namens Nicotinamid-N-Methyltransferase, kurz NNMT. Und sie endet bei der Substanz, die den Raum zwischen den Körperzellen ausfüllt und sie zusammenhält: Kollagen.
Eigentlich ist Kollagen eine positive Substanz. Doch bei metastasierendem Krebs „verrät“ es den Körper und hilft den Krebszellen, sich in neues Gewebe einzukapseln.
Wandernde Krebszellen mit eigenem Kollagen
Triple-negativer Brustkrebs, an dem etwa 15 Prozent aller Brustkrebspatientinnen erkranken, ist besonders aggressiv, weil er sich oft im ganzen Körper ausbreitet und Metastasen in Lunge und Gehirn bildet.
Diese Brustkrebszellen produzieren ungewöhnlich hohe Mengen an Nikotinamid-N-Methyltransferase (NNMT). Im Tierversuch fanden die Forscher heraus, dass die Überproduktion von NNMT der Schlüssel zur Metastasierung ist.
Wie kommt es zu dieser Überproduktion? Die Antwort liegt am Ende der Kaskade, beim Kollagen. Wie die Basler Wissenschaftler herausfanden, führt die Überproduktion von Nicotinamid-N-Methyltransferase dazu, dass die Krebszellen auch mehr Kollagen produzieren als normal.
Aus früheren Studien ist bekannt, dass sich wandernde Krebszellen in neuem Gewebe erst zurechtfinden müssen. Dort ist das Milieu – das heißt, die verfügbaren Biochemikalien, Nährstoffe und Sauerstoff – anders als im ursprünglichen Tumor. In dieser Vorstufe der Metastasierung hilft das Kollagen im neuen Gewebe den Krebszellen zu überleben und sich anzupassen.
Die Studie zeigt, dass besonders aggressiv metastasierende Brustkrebszellen nicht nur übermäßig viel Nicotinamid-N-Methyltransferase (NNMT) produzieren, sondern auch eigenes Kollagen.
Diese Fähigkeit macht sie unabhängiger vom Kollagen des neuen Gewebes, was es den Krebszellen noch leichter macht, sich anzusiedeln“, erklärt Dr. Charly Jehanno, einer der Erstautoren der Studie.
Ohne Nikotinamid-N-Methyltransferase kein Kollagen
Als die Forschenden die Nikotinamid-N-Methyltransferase aus aggressiven Brustkrebszellen entfernten und diese Zellen Mäusen injizierten, entwickelten die Tiere kaum Metastasen. Auch bildeten die Zellen kaum Kollagen.
Eine Literaturrecherche ergab zudem, dass eine Überproduktion von Nicotinamid-N-Methyltransferase für eine ganze Reihe von aggressiven Krebsarten charakteristisch ist – was darauf hindeutet, dass es sich um einen allgemein wichtigen Schlüsselfaktor bei der Metastasierung von Krebs handeln könnte.
- Die Studienergebnisse wurden in der Fachzeitschrift The EMBO Journal veröffentlicht.
Welche Arten von Brustkrebs gibt es?
Brustkrebs ist eine Tumorerkrankung, bei der Zellen in der Brust unkontrolliert wachsen.
- Es gibt unterschiedliche Arten von Brustkrebs. Welche Art von Brustkrebs vorliegt, hängt davon ab, welche Zellen in der Brust krebsartig verändert sind.
Die meisten Brustkrebsarten beginnen in den Drüsengängen oder -läppchen. Brustkrebs kann sich über die Blut- und Lymphgefäße außerhalb der Brust ausbreiten. Wenn sich der Brustkrebs auf andere Teile des Körpers ausbreitet, spricht man von Metastasen.
Die Brust besteht aus drei Hauptbestandteilen: den Drüsenläppchen, den Milchgängen und dem Bindegewebe. Die Läppchen sind die Drüsen, die die Milch produzieren. Die Ausführungsgänge sind Kanäle, die die Milch zur Brustwarze leiten. Das Bindegewebe (bestehend aus Faser- und Fettgewebe) umgibt alles und hält es zusammen.
Die häufigsten Arten von Brustkrebs sind:
Invasives duktales Karzinom
Die Krebszellen beginnen in den Lymphdrüsen und wachsen dann außerhalb der Lymphdrüsen in andere Teile des Brustgewebes. Invasive Krebszellen können sich auch in andere Teile des Körpers ausbreiten oder metastasieren.
Invasives lobuläres Karzinom
In diesem Fall beginnen die Tumorzellen in den Läppchen und breiten sich dann von den Läppchen in das benachbarte Brustgewebe aus. Diese invasiven Krebszellen können sich auch auf andere Teile des Körpers ausbreiten.
Es gibt auch andere, weniger häufige Arten von Brustkrebs, zum Beispiel Morbus Paget, medulläres Mammakarzinom, muzinöses Mammakarzinom und entzündliches Mammakarzinom.
Quellen
- Garvan Institute of Medical Research
- Michael Papanicolaou et al, Temporal profiling of the breast tumour microenvironment reveals collagen XII as a driver of metastasis, Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-32255-7
- Joana Pinto Couto et al, Nicotinamide N‐methyltransferase sustains a core epigenetic program that promotes metastatic colonization in breast cancer, The EMBO Journal (2023). DOI: 10.15252/embj.2022112559
vgt
⊕ Dieser Beitrag wurde auf der Grundlage wissenschaftlicher Fachliteratur und fundierter empirischer Studien und Quellen erstellt und in einem mehrstufigen Prozess überprüft.
⊕ Wichtiger Hinweis: Der Beitrag beschäftigt sich mit einem medizinischen Thema, einem Gesundheitsthema oder einem oder mehreren Krankheitsbildern. Dieser Artikel dient nicht der Selbst-Diagnose und ersetzt auch keine Diagnose durch einen Arzt oder Facharzt. Bitte lesen und beachten Sie hier auch den Hinweis zu Gesundheitsthemen!
