Krebsphysik deckt Verformbarkeit von Tumorzellen auf
Zwei Biophysiker und eine Onkologin erhalten den Greve-Preis. Sie haben erforscht, wie Tumorzellen sich verformen, durch umliegendes, dichtes Körpergewebe wandern und dadurch metastasieren können. Die Erkenntnisse eröffnen völlig neue Therapiekonzepte.
„Zellen in biologischen Geweben verhalten sich ähnlich wie Menschen in einer Bar: Bei geringen Dichten können sie sich frei bewegen“, setzt Biophysiker Prof. Dr. Josef Alfons Käs von der Universität Leipzig an, um seinen Forschungsgegenstand zu veranschaulichen. „Wenn es jedoch sehr voll ist, wird jede Bewegung schwierig. Aber selbst in einer überfüllten Bar können sie sich immer noch durchdrücken, wenn sie sich seitwärts drehen und den Bauch einziehen. Wenn dies nun alle machen, können sie sich wieder bewegen. Genau diesen Effekt sehen wir in Tumorgeweben.“
Die Gesetze der Physik auf Krebszellen anwenden
Käs ist einer der weltweit führenden Wissenschaftler auf dem Gebiet der Krebsphysik, ebenso wie sein Fachkollege Prof. Dr. Jochen Guck vom Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts in Erlangen. Sie schauen mit dem Blick des Physikers auf biologische Systeme und bringen so eine ganz neue Sichtweise ein. In teils gemeinsamen Forschungsarbeiten deckten die beiden auf, dass einige Krebszellen im Tumor weicher werden. Dadurch wird der Zellverband (Tumorcluster) beweglich, die Zellen können sich wie in einer Flüssigkeit bewegen und aus dem Tumorverband lösen. Für ihre grundlegenden Arbeiten zur Beweglichkeit von Tumorzellen werden sie nun mit dem Greve-Preis ausgezeichnet.
Besseres Verständnis ermöglicht neue Wege in Prävention und Behandlung
Die Erkenntnis, wie sich Krebszellen durch physikalische Verformung aus dem Zellverband lösen können, eröffnet neue Wege, die Metastasierung zu verhindern oder therapeutisch dagegen vorzugehen. Bislang ist die Bildung von Tochtergeschwulsten gefürchtet, da sie die Prognose der Patientinnen und Patienten deutlich verschlechtert — mehr als 90 Prozent der Betroffenen erliegen in diesem Stadium ihrer Erkrankung.
Aktive Verformung auch in lebenden Zellen nachgewiesen
Dritte Greve-Preisträgerin ist die gynäkologische Onkologin Prof. Dr. Bahriye Aktas, Direktorin der Klinik und Poliklinik für Frauenheilkunde am Universitätsklinikum Leipzig. Die Gynäkoonkologin arbeitete mit den beiden Bio-Physikern zusammen und brachte die Frage ein, welche Grenzen Krebszellen im Körper erfahren, nachdem sie beweglich geworden sind. Dies erlaubte ihr, die Definition von Tumorrändern in der Chirurgie kritisch zu überdenken.
Biomarker kann Metastasierungsrisiko besser vorhersagen
Aktas und Käs konnten in einer mit dem Pathologie-Experten Prof. Axel Niendorf aus Hamburg durchgeführten Studie einen weiteren großen Lichtblick schaffen. Sie untersuchten das Tumorgewebe von über 1000 Brustkrebspatientinnen und sahen sich vor allem die sich verflüssigenden Krebszellcluster an: Diese Zellen waren länglicher und wiesen deformierte Zellkerne auf. Diese Eigenschaften können als Biomarker für die Vorhersage einer Metastasenbildung dienen, indem man in entnommenen Tumormaterial nach solchen deformierten Zell- und Kernformen sucht. Das wird allen Brustkrebs-Patientinnen zugutekommen, da die Behandlung individueller an ihr Metastasierungsrisiko angepasst werden kann.
Was das für Betroffene verbessern kann
Nach der Brustkrebsbehandlung ist die Mehrheit der Patientinnen geheilt, bei etwa zehn Prozent kommt es jedoch zu einem Rückfall mit Metastasenbildung. Um dem entgegenzuwirken, empfiehlt die Leitlinie eine vorbeugende Behandlung mit einem Brustkrebsmedikament.
„Derzeit gibt es Fortschritte in der personalisierten Medizin, etwa durch Genexpressionstests das Rückfallrisiko besser einzuschätzen. Diese Tests sind jedoch nicht perfekt und nicht für alle geeignet – zudem sehr teuer und nicht überall auf der Welt verfügbar. Unsere Erkenntnisse können allerdings in jeder Pathologie unkompliziert zum Einsatz kommen und verursachen keine zusätzlichen Kosten“, hebt Prof. Aktas den Nutzen der Forschungsergebnisse für die Praxis hervor.
Was das für Patientinnen bedeutet, lesen Sie hier.
Andere Blickweise braucht neue Messmethoden
Guck entwickelte zudem eine neue Methode, mit der sich die Verformung von Zellen messen lässt – die sogenannte Real-Time Deformability Cytometry. Das erleichtert die Suche nach Wirkstoffen, die die Verformbarkeit von Krebszellen verhindern könnten. Eine Arznei, die Krebszellen versteift, wäre ein neuer Therapieansatz, um Krebsmetastasen von vornherein zu verhindern.
Großes Lob für die Fachübergreifende Zusammenarbeit
„Bahriye Aktas, Jochen Guck und Josef Alfons Käs zeigen auf beeindruckende Weise, wie interdisziplinäre Grundlagenforschung das Verständnis von Krebserkrankungen maßgeblich erweitern kann“, hebt Leopoldina-Präsident Gerald Haug hervor. „Der physikalische Blick auf das Verhalten von Tumorzellen, verbunden mit direkten Erkenntnissen aus der Klinik, hat das Potenzial, völlig neue Behandlungskonzepte gegen Krebs zu entwickeln.“
Die Verleihung des Greve-Preises der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina fand am 6. Dezember 2024 im Hamburger Rathaus statt. Er ist mit 250.000 Euro dotiert und wird themenspezifisch ausgeschrieben, in diesem Jahr zu Grundlagen neuer Krebstherapien. Die Auszeichnung wird von der Hamburgischen Stiftung für Wissenschaften, Entwicklung und Kultur Helmut und Hannelore Greve gestiftet.
