Wie hilft die Tumorsäure bei der Ausbreitung von Krebs?
Durch die Untersuchung, was mit Zellen in sauren Regionen von Tumoren passiert, haben Wissenschaftler neue Informationen über die Invasivität und Ausbreitung von Krebs entdeckt. Die Entdeckung könnte zu besseren Behandlungen für aggressive Tumoren führen.
Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge fanden heraus, dass saure oder Regionen mit niedrigem pH-Wert die Genexpression in Krebszellen auf eine Weise verändern, die sie aggressiver macht.
In einem Artikel, der im Tagebuch erscheint Krebsforschungbeschreiben sie, wie sie durch Verringerung der Tumorsäure den Prozess bei Mäusen umkehren konnten.
"Tumorazidose", sagt die erste Studienautorin, Nazanin Rohani Ph.D., die nach Abschluss der Arbeiten Postdoktorandin am Koch-Institut für integrative Krebsforschung am MIT war, "führt zur Expression von Molekülen, die an der Zellinvasion beteiligt sind Migration.
"Diese Neuprogrammierung, die eine intrazelluläre Reaktion auf einen Abfall des extrazellulären pH-Werts darstellt, gibt den Krebszellen die Möglichkeit, unter Bedingungen mit niedrigem pH-Wert zu überleben und sich zu vermehren."
Metastasierung und Tumorumgebung
Metastasierung ist der komplexe Prozess, durch den Krebszellen mobil werden, sich von Primärtumoren lösen, in nahegelegenes Gewebe eindringen, wandern und dann Sekundärtumoren in anderen Körperteilen aufbauen.
Rund 9 von 10 aller Krebstoten „hängen mit Metastasen zusammen“. Ohne Metastasierung wäre Krebs eine viel besser beherrschbare und weniger schwere Krankheit.
Es gab eine Zeit, in der Wissenschaftler glaubten, dass das Metastasierungspotential von Tumoren nur von Veränderungen der Krebszellen abhängt.
Seitdem haben Forscher jedoch erfahren, dass das „maligne Fortschreiten von Krebs“ auch von Krebszellen abhängt, die an einem „komplizierten Netzwerk von Wechselwirkungen“ mit anderen Teilen des sie umgebenden Gewebes oder der Tumormikroumgebung beteiligt sind.
Wissenschaftler haben inzwischen ein gutes Verständnis dafür, dass Tumore nicht einfach Sammlungen multiplizierender Krebszellen sind, sondern „Lebewesen“, die viele verschiedene Zelltypen umfassen. Tatsächlich kann die Komplexität von Tumorgewebe sogar die Komplexität von gesundem Gewebe „übersteigen“.
Die Studie, die Dr. Rohani und ihre Kollegen durchgeführt haben, ergänzt das wachsende Wissen über Tumormikroumgebungen und ihren Beitrag zur Metastasierung.
Kartierung der Tumorsäure
Frühere Untersuchungen hatten bereits gezeigt, dass der Säuregehalt in der Tumormikroumgebung einen starken Einfluss auf die Invasivität von Krebs hat. Was jedoch nicht klar war, war, wie der Säuregehalt in einem Tumor variierte und wie er Gene verändern könnte, um Tumorzellen invasiver zu machen.
Vor der jüngsten Studie war die vorherrschende Ansicht, dass ein hoher Säuregehalt bei Tumoren hauptsächlich in sauerstoffarmen Gebieten mit schlechter Blutversorgung auftrat.
Für ihre Untersuchung verwendeten die MIT-Forscher eine „pH-Sonde“, um den Säuregehalt bei Brustkrebstumoren bei Mäusen abzubilden.
Wenn die pH-Sonde eine Zelle in einer sauren Umgebung erkennt, fügt sie ein kleines Proteinmolekül in die Zellmembran ein. Auf diese Weise können die Forscher Zellen in sauren Regionen der Tumoren markieren und identifizieren.
Zu seiner Überraschung stellte das Team fest, dass saure Regionen nicht nur in hypoxischen oder sauerstoffarmen Taschen innerhalb von Tumoren vorhanden waren. Die Oberflächen von Tumoren - wo sie sich mit dem Stroma oder dem sie umgebenden „Strukturgewebe“ verbinden - enthielten ebenfalls saure Regionen.
Diese Entdeckung legte nahe, dass Sauerstoffmangel nicht der Hauptgrund für den Säuregehalt bei Tumoren war. Bei näherer Untersuchung fanden die Wissenschaftler eine andere Ursache für den Säuregehalt der Mikroumgebung an der Tumoroberfläche.
Reduzierung der Tumorsäure
Es zeigte sich, dass sich der Metabolismus vieler Zellen auf der Oberfläche der Brusttumoren in aerobe Glykolyse geändert hatte. Diese Art des Stoffwechsels produziert Milchsäure, wodurch die Tumor-Mikroumgebung saurer wird.
In diesen sauren Tumoroberflächenregionen hatten die Zellen ihre Gene verändert, um Prozesse einzuschalten, die Invasion und Metastasierung begünstigen.
Zu den aktivierten Genen gehörte eines, das an der Embryonalentwicklung beteiligt ist und ein Protein produziert, das die Zellmigration über den Blutkreislauf unterstützt. Eine andere war eine, die Tumorzellen in die Lage versetzt, in das umgebende Gewebe einzudringen.
In einer anderen Reihe von Experimenten stellte das Team fest, dass die Verringerung des Säuregehalts der Tumormikroumgebung die Genexpression fast wieder normalisierte.
Die Forscher reduzierten den Säuregehalt des Tumors in den Mäusen, indem sie ihrem Trinkwasser Natriumbicarbonat hinzufügten. Andere Studien haben auch herausgefunden, dass dies die Metastasierung bei Mäusen verringert.
Der leitende Studienautor Frank B. Gertler, Professor für Biologie am MIT, sagt, dass Menschen Natriumbicarbonat nicht tolerieren und es daher keine geeignete potenzielle Behandlung für sie wäre.
"Andere Methoden, die gezielter auf die Versauerung abzielen, könnten von großem Wert sein."
Prof. Frank B. Gertler
