Ein Fehler genügt: Veränderte Stammzellen bilden Tumoren

19. August 2015

Wissenschaftler untersuchen Prozess an der Fliege Drosophila

Bild: DKFZ

Fehler im Erbgut von Stammzellen können in vielen Fällen zu Krebs führen. Das gilt insbesondere dann, wenn die Mutationen verhindern, dass sich die Stammzellen zu reifen Zellen entwickeln. Wie dies im Detail funktioniert, haben Wissenschaftler um Prof. Dr. Bruce Edgar nun an der Fliege Drosophila untersucht. Die Forschungsarbeiten wurden im Rahmen der DKFZ-ZMBH-Allianz, der strategischen Zusammenarbeit zwischen dem Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) und dem Zentrum für Molekulare Biologie der Universität Heidelberg (ZMBH), durchgeführt. Die aktuellen Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Nature Cell Biology“ veröffentlicht.

Die Forscher analysierten Tumoren, die aus Darm-Stammzellen hervorgegangen waren. In ihnen war der so genannte Notch-Signalweg gestört, und daher konnten sie nicht zu reifen Darmzellen heranreifen. Prof. Edgar und seine Kollegen fanden heraus, dass sich die fehlerhaften Darmstammzellen nur dann zu Tumoren weiter entwickelten, wenn das Darmepithel einem Stressfaktor wie etwa einer Infektion ausgesetzt war. Der Stress löste zunächst vermehrte Zellteilungen in den veränderten Stammzellen aus. Sobald die Tumoren eine kritische Masse erreicht hatten, verdrängten sie die umgebenden gesunden Darmwandzellen, die sich daraufhin aus dem Zellverband lösten und schließlich durch Apoptose zugrunde gingen. Dieser Verlust des Zusammenhalts im Darmepithel führte wiederum dazu, dass die darunterliegenden Darmzellen Stresssignale abgaben, die das Tumorwachstum weiter antrieben. Im Normalbetrieb sorgen diese Stresssignale für die tägliche Regeneration der Darmschleimhaut. Sie regen innerhalb der sogenannten Stammzellnische die Zellteilung der Darmstammzellen an, um für den notwendigen Nachschub an Darmepithel zu sorgen.

Wie die Forschungen gezeigt haben, enstanden bei den Fliegen so aus den veränderten Darmstammzellen große Darmtumoren, ohne dass weitere Mutationen im Erbgut auftraten. Dies war eine große Überraschung für die Wissenschaftler, denn bisher galt es als sicher, dass mehrere genetische Veränderungen innerhalb einer Zelle auftreten müssen, bevor Krebs entsteht. „Wenn die Stresssignale aus der Stammzellnische auf Darmstammzellen treffen, die sich nicht zu reifen Darmzellen entwickeln können, scheint das der erste Schritt zur Krebsentstehung zu sein“, sagt Bruce Edgar, der am ZMBH und am DKFZ forscht.

An den Forschungsarbeiten waren auch Wissenschaftler des Fred Hutchinson Cancer Research Center in Seattle (USA) beteiligt.

Originalpublikation:
P.H. Patel, D. Dutta and B.A. Edgar: Niche appropriation by Drosophila intestinal stem cell tumours. Nature Cell Biology (3 August 2015), doi: 10.1038/ncb3214