Krebs: Wissenschaftler zeigen, wie die Strahlentherapie gefördert werden kann

Wissenschaftler haben kürzlich einen molekularen Weg identifiziert, der die Bewegung von Energieerzeugungszentren oder Mitochondrien in Krebszellen mit der Resistenz gegen Strahlentherapie verbindet. Dies könnte zu verbesserten Krebsbehandlungen führen.

Die Ausrichtung auf den Weg, der die Mitochondrien kontrolliert, könnte laut Wissenschaftlern die Wirksamkeit der Strahlentherapie steigern.

Obwohl frühere Studien bereits gezeigt hatten, dass der als Arf6-AMP1-PRKD2 bezeichnete Signalweg eine Schlüsselrolle bei der Invasivität von Krebs spielt, blieb sein Zusammenhang mit der Behandlungsresistenz unklar.

Bei der Untersuchung aggressiver Brustkrebszellen stellten Wissenschaftler der Hokkaido-Universität in Japan fest, dass Arf6-AMP1-PRKD2 die Bewegung von Mitochondrien innerhalb der Zellen steuert.

Ein kürzlich veröffentlichtes Papier, das in der Zeitschrift erscheint Naturkommunikation beschreibt ihre Arbeit.

Der Weg ermöglicht es den Mitochondrien, sich zu „zerstreuen“ und sich in Richtung des Zellumfangs zu bewegen, was die Invasivität des Krebses erhöht.

Das Team bemerkte, dass das Blockieren des Pfades dazu führte, dass sich die Energie erzeugenden Strukturen stattdessen in der Mitte der Zellen sammelten. Dort begannen die Mitochondrien, übermäßige Mengen instabiler sauerstoffreicher Moleküle zu produzieren und freizusetzen, die als reaktive Sauerstoffspezies (ROS) bekannt sind.

ROS-Moleküle sind ein zweischneidiges Schwert bei Krebs; Bis zu einem gewissen Grad fördern sie die Invasivität von Krebs, aber wenn die Mengen zu hoch sind, töten sie Krebszellen ab.

ROS, Mitochondrienbewegung und Integrin

Ein Grund dafür, dass die Strahlentherapie - bei der ionisierende Strahlung verwendet wird - Tumore schrumpfen oder beseitigen kann, liegt darin, dass sie die Produktion von ROS in Krebszellen erhöht.

Einige Krebsarten werden jedoch resistent gegen Strahlentherapie und andere Behandlungen, die die ROS in Krebszellen erhöhen, da die Zellen eine Toleranz gegenüber den Molekülen entwickeln.

Die Studie ist nicht die erste, die bemerkt, dass sich Mitochondrien in Zellen bewegen. Es ist bekannt, dass diese Bewegung unter verschiedenen Umständen auftritt. Wenn sich beispielsweise weiße Blutkörperchen auf ein Ziel zubewegen - beispielsweise einen Krankheitserreger oder einen potenziell schädlichen Wirkstoff - sammeln sich ihre Mitochondrien an ihren hinteren Enden.

In invasiven Krebszellen hingegen versammeln sich die „Kraftwerke“ am vorderen Rand der Zelle.

Ein Protein namens Integrin scheint auch an der Invasivität von Krebs beteiligt zu sein. Das Protein sitzt normalerweise in der Zellmembran und hilft, die Zelle an die Matrix von Substanzen zu binden, die Zellen umgeben und Gewebe zusammenhalten.

Die neue Studie befasste sich eingehender mit der Frage, wie ROS, mitochondriale Dynamik in Zellen und Integrin bei invasivem Krebs zusammenhängen könnten.

Untersuchung des Zusammenhangs bei invasivem Krebs

Die Forscher führten eine Reihe von Experimenten an invasiven Brustkrebszellen durch. Sie verfolgten die ROS-Produktion und die Bewegung der Mitochondrien in den Zellen, indem sie verschiedene Moleküle mit fluoreszierenden Markern markierten.

Sie blockierten dann bestimmte Moleküle, die mit der Invasivität von Krebs zusammenhängen, und beobachteten, was mit diesen Mechanismen geschah. Auf diese Weise identifizierten sie den Arf6-AMP1-PRKD2-Weg.

Die Ergebnisse zeigten, dass der Weg dazu beitrug, das Integrin in der Krebszelle zu recyceln, wodurch es einen „Adhäsionskomplex“ in der Zellmembran bildete. Dies löste schließlich die Bewegung der Mitochondrien zum Rand der Zelle aus.

Durch die Blockierung des Signalwegs versammelten sich die Mitochondrien jedoch in der Mitte der Krebszelle anstelle des Randes und verringerten die Invasivität.

Das Team zeigte dann, dass es diese Versammlung im Zentrum war, die die Mitochondrien dazu veranlasste, übermäßige Mengen an ROS-Molekülen zu produzieren, die die Zellen abtöteten.

Laut den Autoren deuten diese Ergebnisse auf einen neuartigen molekularen Zusammenhang zwischen Zellbewegungen und mitochondrialer Dynamik hin, der sowohl für die invasive Aktivität als auch für die Toleranz gegenüber ROS bei hochinvasiven Krebsarten von entscheidender Bedeutung zu sein scheint.

Sie schließen daraus:

"Unsere Ergebnisse könnten auch zu neuartigen Strategien führen, um die Wirksamkeit von ROS-vermittelten Krebstherapien wie [Strahlentherapie] zu verbessern."
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