Krebs ist der Gegenstand umfangreicher Forschung weltweit. Jedoch konnten viele Fragen zu den Ursachen dieser Krankheit bisher nicht beantwortet werden. Wodurch entsteht Krebs imKörper und wie wachsen Tumore? Die Krebsstammzellen-Theorie könnte einige Erklärungen darüber liefern, wodurch bestimmte Krebsarten verursacht werden und warum manche Patienten einen Rückfall erleiden.
Was wissen wir?
Mutationen in Genen, die die Zellteilung steuern, können bewirken, dass aus gesunden Zellen Krebszellen werden. Aber es ist noch unklar, wieeine kleine Anzahl von Krebszellen zu einem Tumor heranwachsen können.
Nur ein Teil der Zellen in Tumoren teilt und vermehrt sich weiterhin. Diese Beobachtung hat zu zwei Theorien darüber geführt, wie Tumore wachsen.
Das Krebsstammzell-Modell geht davon aus, dass Krebsstammzellen alle anderen Zellen in einem Tumor erzeugen, ähnlich wie andere Stammzellen im Körper. Einige Tumorzellen können sich möglicherweise für kurze Zeit teilen, aber nur Krebsstammzellen können unbegrenzt neue Zellen bilden.
Das stochastische Modell nimmt an, dass sich viele Zellen in einem Tumor vervielfältigen, differenzieren und gleichermaßen zum Tumorwachstum beitragen.
Was untersuchen Forscher*Innen?
Im Hinblick auf Krebsstammzellen ist vieles noch unbekannt, auch ob sie überhaupt in allen Krebsarten vorkommen. Bislang konnte keine der beiden Theorien endgültig bewiesen werden und möglicherweise treffen unterschiedliche Theorien auf verschiedene Krebsarten zu. Forscher*Innen suchen nach konkreteren Beweisen dafür, dass Krebsstammzellen in Tumoren vorhanden sind.
Forscher*Innen versuchen zu ermitteln, aus welchen Zellen Krebszellen werden. Kann jede Zelle eine Krebsstammzelle werden oder entstehen Krebsstammzellen nur durch Genmutationen in natürlichen Stammzellen?
Was sind die Herausforderungen?
Forscher*Innen wollen wissen, was das Verhalten von Krebsstammzellen beeinflusst. Dafür untersuchen sie Gene, Mutationen, Signale und die Umgebung der Zellen. Das Forschen an Krebsstammzellen ist schwierig. Häufig müssen die Zellen in einem Labor isoliert werden, um sie untersuchen zu können. Dort verhalten sie sich unter Umständen ganz anders als im Körper.
Die Grundlagen von Krebs: Einführung zum Thema Krebs
Űber Krebserkrankungen
Im gesunden Körper finden wir viele verschiedene Arten von Zellen, die sich teilen können um so neue Zellen zu produzieren. Dies ist ein sorgfältig gesteuerter Prozess, der dem Körper erlaubt zu wachsen und verloren gegangene oder beschädigte Zellen während des gesamten Lebens zu ersetzen. Bei einer Krebserkrankung teilen sich Zellen jedoch unkontrolliert und formen so schließlich eine abnorme Ansammlung von Zellen, auch Tumor genannt.
Krebszellen teilen sich aufgrund von Mutationen (Veränderungen) ihres Erbguts unkontrolliert. Diese Mutationen akkumulieren sich, während sich die Zellen teilen und altern.Viele haben geringe oder gar keine Konsequenzen, aber bestimmte Kombinationen genetischer Veränderungen können in der Folge Krebs verursachen.
Wie Tumore wachsen
Trotz intensiver Forschung ist nach wie vor unklar wie genau Tumore wachsen. 'Krebs besteht oft aus einer Mischung verschiedenster Zelltypen. Einige dieser Zellen teilen sich wiederholt, während andere sich zu ausgereiften, spezialisierten Zelltypen entwickeln, die sich nicht mehr vermehren können. Derzeit gibt es zwei primäre Theorien zur Erklärung der Tumorentstehung: die Krebsstammzellen-Theorie und das stochastische (zufallsbedingte) Modell des Krebswachstums.
Abbildung 1: Krebsentstehung
Die Krebsstammzellen-Theorie schlägt eine klare Hierarchie der Zellen innerhalb eines Tumors vor. Das stochastische Modell besagt, dass Tumorwachstum ein zufälliger Prozess ist, zu dem alle Zellen beitragen können.
Die Krebsstammzellen-Theorie schlägt vor, dass Tumore genau wie normale Gewebe im Körper wachsen: die Stammzellen bilden den Ausgangspunkt eines organisierten Systems, das neue Zellen produziert um ein Gewebe wachsen zu lassen. Nach dieser Theorie beinhaltet ein Tumor:
Krebsstammzellen: diese Zellenteilen sich und treiben das Tumorwachstum voran. Sie können sich umfassend selbst erneuern (kopieren), sowie andere adulte Stammzelle im Körper. Sie produzieren auch Transit-amplifizierende Zellen.
Transit-amplifizierende Zellen: wie Stammzellen sind diese Zellen undifferenziert. Sie können sich nur begrenzt selbsterneuern und hören dann auf sich zu teilen und differenzieren (oder reifen) zu spezialisierten Tumorzellen.
Spezialisierte Tumor-Zellen: diese teilen sich nicht und tragen somit nicht zum Tumorwachstum bei.
Nach dieser Idee sind alle Zellen im Tumor Teil eines streng organisierten Systems.Krebsstammzellen sind der Ausgangspunkt dieses organisierten Systems und produzieren alle weiteren Zelltypen in einem Tumor .
Das stochastische Modell wiederum bietet eine andere Erklärung für das Tumorwachstum. Diese Theorie argumentiert, dass grundsätzlich alle Krebszellen dasselbe Potential aufweisen zu wachsen und sich zu teilen. Jede Zelle wählt zufällig zwischen Selbsterneuerung oder Differenzierung. Die Zellen in einem Tumor sind somit nicht Teil eines organisierten Systems sondern jede einzelne Zelle hat dasselbe intrinsische Potential zum Tumorwachstum beizutragen.
Wie bereits erwähnt arbeiten ForscherInnen noch immer daran herauszufinden wie Tumore entstehen und anfangen im Körper zu wachsen. Es ist möglich dass beide Theorien zutreffen Möglicherweise treffen die beiden Theorien jeweils auf bestimmte Krebsarten oder verschiedene Stadien in der Tumorentwicklung zu
Aktuelle Behandlungen
Hinweise auf Krebsstammzellen
Es gibt keinen endgültigen Beweis zugunsten einer der beiden Theorien des Krebswachstums. Ein wachsender Anteil an neuen Forschungsergebnissen jedoch deutet an, dass die Krebsstammzellen-Theorie in vielen Fällen zu gelten scheint.
Der erste Hinweis zugunsten von Krebsstammzellen ergab sich aus Studien zur Leukämie beim Menschen. WissenschaftlerInnen fanden heraus, dass nur ein Teil der Leukämiezellen dazu fähig war, auch tatsächlich Leukämie auszulösen, wenn sie in einen gesunden Körper verpflanzt wurden - eine zentrale Eigenschaft von Stammzellen.
Seit dieser Entdeckung haben viele WissenschaftlerInnen Zellen mit den Eigenschaften von Krebsstammzellen auch in anderen Krebsarten beim Menschen und der Maus nachgewiesen. Dazu gehören Brustkrebs, aber auch Gehirn-, Haut-, Prostata- und Darmtumore. In einigen Krebserkrankungen, wie zum Beispiel bei Darmkrebs, sind Zellen mit Krebsstammzelleigenschaften selten. Andere Arten, wie beispielsweise das Melanom, weisen dafür eine hohe Anzahl an Tumorzellen mit Krebsstammzell-Charakteristik auf.
Krebsstammzellen sind kontrovers
Die Krebsstammzellen-Theorie ist unter KrebsforscherInnen kontrovers.
Um die Existenz von Krebsstammzellen nachzuweisen, sind WissenschaftlerInnen derzeit meist auf Experimente angewiesen, , bei denen ein Tumor auseinandergenommen wird, bestimmte Zellen entnommen und dann wieder in einen Körper transplantiert werden. Dieses Verfahren entspricht nicht genau dem natürlichen Tumorwachstum.
Um zu bestätigen ob diese transplantierten Zellen tatsächlich Krebsstammzellen sind, haben WissenschafterInnen einzelne Zellen innerhalb des resultierenden Tumors verfolgt. Diese Herangehensweise hat gezeigt, dass in bestimmten Fällen (z.B. bei Haut- oder Darmkrebs) einzelne Zellen das Tumorwachstum innerhalb eines Körpers antreiben.
Diese Art von Analyse muss auf verschiedene Tumorarten und Zeitpunkte in der Krebsentstehung angewendet werden. Dies wird WissenschaftlerInnen ermöglichen zu beurteilen, inwieweit das Krebsstammzellmodell für verschiedene Krebsarten und Stadien der Krankheit gilt.
Wie können Stammzellen helfen?
Krebsstammzellen und potenzielle Therapien
Das Krebsstammzellen-Konzept hat wichtige Auswirkungen auf die Krebstherapie. Sollten Krebsstammzellen wirklich für das Tumorwachstum verantwortlich sein, dann könnte ihre Eliminierung möglicherweise den Patienten heilen. Es wird auch vermutet, dass Krebsstammzellen resistenter gegenüber Chemo- und Strahlentherapie sind als andere Zellen in einem Tumor. Ein besseres Verständnis darüber wie Krebsstammzellen medizinische Therapienüberstehen, könnte zu der Entwicklung neuer, effizienterer Behandlungen führen.
Abbildung 2: Krebsstammzellen und Therapie
Wenn eine Krebsbehandlung zwar den Großteil des Tumors zerstört, jedoch die Krebsstammzellen unberührt lässt, dann können sich diese Stammzellen selbst erneuern und der Tumor kommt zurück.
Es wurde auch vermutet, dass Krebsstammzellen resistenter gegenüber einer Chemo- oder Radiotherapie sind als andere Zellen eines Tumors. Dies könnte einer der Gründe dafür sein, dass manche Patienten nach einer erfolgreichen Krebstherapie einen Rückfall erleiden.
Ein besseres Verständnis davon, wie Krebsstammzellen sich gegen die Therapie durchsetzen, könnte möglicherweise zur Entwicklung neuer, effizienterer Heilverfahren führen.
Aktuelle Forschung
Weitere Studien sind dringend notwendig, um genauer bestimmen zu können wie verschiedene Krebsarten wachsen und warum sie gegen manche medizinische Therapien resistent sind. WissenschaftlerInnen versuchen zu verstehen:
Sind Krebsstammzellen Bestandteil aller Tumore? Falls nicht,welche Zelle ist dann der ursprüngliche Ausgangspunkt der Krebserkrankung? Wie sind Krebsstammzellen kontrolliert? Welche Gene, Proteine oder andere Moleküle sind in ihrer Entwicklung und in ihrem Verhalten involviert?
Entscheidet auch die unmittelbare Umgebung des Tumors darüber wie sich Krebsstammzellen verhalten?
Die Antworten auf diese Fragen werden für zukünftige Therapiestrategien entscheidend sein.
