Asbest ist schädlich – rund fünf Prozent derjenigen, die damit gearbeitet haben, entwickeln einen besonders aggressiven Tumor, ein Mesotheliom. Die internationale Forschungsgruppe der Universität Freiburg rund um Prof. Beat Schwaller befasst sich mit den Auswirkungen der «unvergänglichen» Fasern – mit interessanten neuen Resultaten.
Die «Wunderfaser» Asbest wurde in früheren Jahren vor allem in der Bau- und Werftindustrie sowie in der Autoreifenherstellung oder für Arbeitsschutz-Textilien verwendet. Die faserförmigen, kristallinen Silikat-Minerale waren wegen ihrer Festigkeit und Beständigkeit beliebt – und sind in der Schweiz dennoch seit 1990 wegen ihrer Gefährlichkeit verboten.
Die Wunderfaser, die Tumore verursacht
Weitverbreitet ist die Annahme, dass das Einatmen der Asbestfasern zu einem Lungentumor führt. Dies ist nicht ganz korrekt: Vielmehr durchbohren die feinen, nadelförmigen Asbestfasern das Lungengewebe und gelangen so in die Brusthöhle (auch Pleuralhöhle genannt). Dort schädigen sie die empfindlichen Mesothelzellen. Weil die gefährlichen Fasern weder abgebaut noch ausgeschieden werden können, reagiert der Körper mit einer chronischen Entzündung der Mesothel-Zellschicht. Dies führt zu einer permanenten Aktivierung der Immunabwehr. Nach einer langen Latenzzeit von 20 bis 40 Jahren kann dies bei etwa 5 Prozent der Betroffenen zu einer Entartung der betroffenen Zellen führen – ein besonders aggressiver Tumor, das Mesotheliom, entsteht.
Gründe für die Aggressivität dieses Tumors
Ein Mesotheliom ist eine der aggressivsten Tumorarten und bis heute nicht heilbar. Die durchschnittliche Lebensdauer nach der Diagnosestellung beträgt weniger als ein Jahr. Das Freiburger Forscherteam um Prof. Beat Schwaller, in Zusammenarbeit mit Forschern aus den Universitätsspitälern Zürich, Genf und Toronto (Kanada) sowie der ETHZ versuchte nun im Rahmen einer Studie, Antworten auf dringende Fragen zu finden: Welche Mechanismen führen zur Entstehung eines Mesothelioms? Was geschieht während der langen Latenzzeit im Körper? Könnte man eventuell gezielt eingreifen, bevor der Tumor entsteht? Ist die lange Latenzzeit allenfalls eine Chance, eine raschere Diagnose zu stellen?
Mithilfe eines Maus-Tiermodells wurde untersucht, welche Auswirkungen eine Asbestexposition in der Bauchhöhle der Tiere hat. Mittels Proben aus Geweben, Zellen und Körperflüssigkeiten der Mäuse wurde in der Folge an den verschiedenen beteiligten Universitäten Experimente durchgeführt. Die Ergebnisse dieses gemeinsamen Forschungsprojekts werden in einer Pressemitteilung des SNF eingehend besprochen.
Neue Therapieansätze
Die Forscher beschäftigten sich auch mit einer zweiten Serie von Fragestellungen: Wieso sind Mesotheliome so aggressiv und nach wie vor unheilbar? Bestehen neue Therapieansätze neben der Chemotherapie, Strahlenbehandlung oder einer Operation? Gibt es allenfalls neue Targets (Zielmoleküle), um das Mesotheliom zu bekämpfen? Die Krebsforschung hat in jüngster Zeit herausgefunden, dass ein Tumor ziemlich heterogen ist und verschiedene Zellen mit unterschiedlichen Eigenschaften enthält. Wenige Prozente der gesamten Tumorzell-Population sind Krebsstammzellen (engl. Cancer Stem Cells, CSC). Diese sind vermutlich wesentlich für das Krebswachstum verantwortlich. Leider sind genau diese Zellen auch besonders resistent gegenüber Krebsbehandlungen, weshalb es praktisch immer zu einem Rückfall (Relapse) kommt.
Grün-fluoreszierende Krebsstammzellen
Die Resultate der Studie der Universität Freiburg wurden auch in der angesehenen Zeitschrift «Stem Cell Reports» veröffentlicht: Durch molekularbiologische Modifizierung isolierter Mesothelioma-Zelllinien konnte aufgezeigt werden, dass es in den Mesotheliomen ebenfalls CSC gibt. Stammzell-Gene (OCT4 und SOX2), welche in den CSC besonders aktiv sind, können das künstlich eingeführte Gen für ein grün-fluoreszierendes Protein (GFP) aktivieren. Dadurch leuchtet die CSC-Population grün-fluoreszierend und kann damit identifiziert und isoliert werden. Bei diesen Tests stellte sich heraus, dass die «grünen» Zellen resistenter gegenüber Chemotherapeutika sind, aber auch, dass diese das Tumorwachstum bei Mäusen beschleunigte. Wurde der Tumor-Suppressor Merlin, welcher in den meisten Mesotheliomen wegen Mutationen inaktiv ist, mit molekularbiologischen Methoden wieder in die Mesothelioma-Zellen eingeführt, wurden die gewöhnlichen Tumorzellen im Wachstum stark gehemmt, die CSC hingegen wuchsen weiter. Besonders spannend: Regulierten die Forscher das Protein Calretinin in den Tumorzellen herunter und blockierten so dessen Funktion, reduzierte sich das Wachstum der CSC wie auch der gewöhnlichen Krebszellen. Diese Erkenntnis könnte möglicherweise als Ansatzpunkt für eine neue Krebstherapie verwendet werden. Zunächst sind jedoch weitere Forschungen nötig, um herauszufinden, wie Calretinin in den Zellen spezifisch herunterreguliert werden könnte. Dieser Mechanismus wird derzeit untersucht.
CSC und Nicht-CSC-Zellen zusammen behandeln
Lange Zeit wurde vermutet, dass es in der Krebsbehandlung reicht, die CSC-Population zu zerstören – danach wäre der Tumor vernichtet. In ihrer kürzlich erschienenen Folgearbeit hat die internationale Forschungsgruppe um Prof. Beat Schwaller nun aber aufgezeigt, dass sich «harmlose» nicht-CSC in CSC verwandeln können, auch wenn dies ein sehr seltenes Ereignis ist. Es wurde beobachtet, dass in einer Population von «nicht-grünen» Zellen spontan Zellen begannen, grün zu fluoreszieren. Nach der Zellteilung und Vermehrung waren diese «neuen» Zellen ebenfalls grün. Noch erstaunlicher war, dass auch nicht-grüne Zellen in der Nachbarschaft plötzlich spontan grün wurden – dies bedeutet, dass die CSC wohl Signale aussenden, welche die Wahrscheinlichkeit einer Umwandlung von eigentlich «ungefährlichen» Nachbarszellen zu CSC begünstigt. Die Arbeit rund um das Team von Prof. Beat Schwaller der Universität Freiburg ist eine der ersten, welche experimentell beweisen konnte, dass CSC aus nicht-CSC entstehen können und fand damit grosse internationale Beachtung, u.a. im «Journal of Biological Chemistry».
- Webseite von Prof. Beat Schwaller
- Medienmitteilung des SNF zu den oben genannten Forschungsresultaten
- Publikation der Studie in Nature.com
- Stem cell Reports in ScienceDirect
- Publikation im Journal of Biological Chemistry
- Frauenpower in der Naturwissenschaft - 02.05.2018
- Krebsstammzellenforschung: Asbest und Tumore - 17.04.2018
- Bühne frei für Wissenschaft und Forschung! - 13.03.2018
