Das Glioblastom, die häufigste und aggressivste Form von Hirntumoren bei Erwachsenen, stellt eine enorme Herausforderung für die moderne Medizin dar. Trotz intensiver Behandlungsmethoden wie Operation, Bestrahlung und Chemotherapie kehren diese Tumoren in der Regel innerhalb weniger Monate zurück. Wissenschaftler der Universität Heidelberg, des Universitätsklinikums Heidelberg (UKHD) und des Deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ) arbeiten unermüdlich daran, die komplexen Mechanismen dieser Krankheit zu entschlüsseln und neue Therapieansätze zu entwickeln. Ihre bahnbrechenden Entdeckungen, insbesondere die Aufklärung der Rolle von Nervenzellen bei der Förderung des Glioblastomwachstums, haben ihnen internationale Anerkennung eingebracht.
Anerkennung für wegweisende Forschung: Der BIAL Award in Biomedicine
Ein Team um Varun Venkataramani, Frank Winkler und Thomas Kuner wurde für seine im Jahr 2019 im Journal „Nature“ veröffentlichten Forschungsergebnisse mit dem renommierten „BIAL Award in Biomedicine“ ausgezeichnet. Die Wissenschaftler hatten entdeckt, dass gesunde Nervenzellen des Gehirns mit den Tumorzellen von Glioblastomen in Kontakt treten und deren Wachstum fördern. Dieser mit 300.000 Euro dotierte Preis würdigt wissenschaftliche Entdeckungen von außergewöhnlicher Qualität und Relevanz im Bereich der Biomedizin.
Die Rolle der Nervenzellen bei der Tumorausbreitung
Die Heidelberger Forscher entlarvten die gesunden Nervenzellen des Gehirns als Kollaborateure der Glioblastomzellen. Sie beobachteten unter dem Elektronenmikroskop, dass Nervenzellen direkten Kontakt zu den Tumorzellen aufnehmen und Synapsen ausbilden, über die sie Erregungssignale an die langen Zellfortsätze der Glioblastomzellen weiterleiten. Diese Signalübertragung treibt das Tumorwachstum und die Ausbreitung der Tumorzellen im Hirngewebe an.
Implikationen für die Therapie
Die Erkenntnisse über die Interaktion zwischen Nervenzellen und Glioblastomzellen eröffnen neue Perspektiven für die Entwicklung von Therapieansätzen. So konnte im Tierversuch die Signalübertragung von Nerven- auf Tumorzellen mit einem Medikament unterbrochen werden, das bei Epilepsien eingesetzt wird. Bei Mäusen, die dieses Medikament erhielten, wuchs das Glioblastom deutlich langsamer.
Innovative Analyseverfahren zur Kartierung von Aktivierungszuständen
Ein weiteres Forschungsteam um Ana Martin-Villalba vom DKFZ entwickelte ein innovatives Analyseverfahren auf Basis der Einzelzell-mRNA-Sequenzierung, um die Aktivierungszustände von Glioblastomzellen systematisch zu kartieren. Sie verglichen die molekularen Profile der Tumorzellen von 55 Glioblastompatienten mit denen gesunder neuronaler Stammzellen aus dem Gehirn der Maus.
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Die Glioblastom-Zellpyramide
Die Wissenschaftler erstellten für jeden Patienten den individuellen Aufbau einer „Glioblastom-Zellpyramide“, wobei die ruhenden Zellen die Basis bilden, gefolgt von den zur Teilung aktivierten Zellen und an der Spitze die differenzierten Tumorzellen stehen, die Merkmale von Nervenzellen aufweisen. Ein zentrales Ergebnis war, dass ein höherer Anteil ruhender Tumorzellen an der Pyramidenbasis mit einem langsameren Tumorwachstum und einer besseren Prognose für die Betroffenen einhergeht.
SFRP1 als Schlüsselprotein
Durch den Vergleich der Genexpressionsdynamik in gesunden Zellen und Tumorzellen entdeckte das Team, dass beim Übergang vom ruhenden zum aktivierten Zustand die Expression des Signalproteins SFRP1 fehlgesteuert ist. SFRP1 hemmt den Wnt-Signalweg, der für die Aktivierung von Stammzellen wichtig ist. In Mausmodellen konnte eine Überexpression von SFRP1 das Tumorwachstum signifikant verlangsamen.
Epigenetische Reprogrammierung
Unter dem Einfluss von SFRP1 änderten die Tumorzellen nicht nur ihre Aktivität, sondern auch ihr epigenetisches Profil. Sie entwickelten Merkmale von reifen Astrozyten, also Hirnzellen, die keine Teilungsfähigkeit mehr besitzen. Diese epigenetische Reprogrammierung könnte künftig möglicherweise helfen, die Rückkehr der Tumoren zu verhindern.
Ausblick
Die Heidelberger Wissenschaftler wollen in zukünftigen Arbeiten prüfen, ob die SFRP1-vermittelte Umgestaltung der Methylierung Glioblastomzellen dauerhaft in einem Ruhezustand „einfrieren“ kann. Dies könnte einen potenziellen Therapieansatz gegen bisher kaum kontrollierbare Erkrankungen wie das Glioblastom eröffnen.
Klinische Studien und translationale Forschung
Die Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung werden in HeidelbergTranslationale Forschung spielt eine zentrale Rolle bei der Verbesserung der Behandlung von Hirntumoren. Am Universitätsklinikum Heidelberg laufen derzeit 20 klinische Studien, in denen neue Therapieansätze bei verschiedenen Hirntumoren getestet werden.
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NCT Neuro Master Match (N2M2)
Im Rahmen der multizentrischen Studie „NCT Neuro Master Match (N2M2)“ wurde der Einsatz zielgerichteter Medikamente in der Ersttherapie bei neu diagnostiziertem Glioblastom geprüft. Von fünf getesteten Medikamenten zeigte der Wirkstoff „Temsirolimus“, der bereits bei Nierenkrebs eingesetzt wird, positive Resultate.
Studie mit Epilepsie-Medikament
Basierend auf den Erkenntnissen über die Rolle der Nervenzellen bei der Tumorausbreitung wurde eine klinische Studie initiiert, in der Patientinnen und Patienten mit wiedergekehrtem Glioblastom vor der Operation ein Epilepsie-Medikament erhalten, um die Signalübertragung von Nerven- auf Tumorzellen zu unterbrechen.
Die Bedeutung der korrekten Klassifikation von ZNS-Tumoren
Die korrekte Klassifikation von ZNS-Tumoren zum Zeitpunkt der Primärdiagnose ist von außergewöhnlicher Bedeutung für die Auswahl der optimalen Therapiestrategie für jeden Patienten. Die aktuelle Folgeregisterstudie MNP Int‑R hat zum Ziel, ein internationales Register für die Generierung und Koordination molekularer Daten in der pädiatrischen Neuroonkologie zu etablieren.
Heidelberg als führendes Zentrum für Hirntumorforschung
Das Universitätsklinikum Heidelberg hat sich als eines der führenden Zentren für Hirntumorforschung in Europa etabliert. Dies spiegelt sich auch in der Rangliste der Europäischen Organisation für die Erforschung und Behandlung von Krebserkrankungen (EORTC) wider, in der Heidelberg erstmals den Spitzenplatz bei den europäischen Hirntumorzentren belegt.
Identifizierung einer genetischen Signatur für Netzwerkzellen
Forschende des Universitätsklinikums Heidelberg und des Deutschen Krebsforschungszentrums haben eine genetische Signatur identifiziert, die für bestimmte Tumorzellen von Glioblastomen typisch ist. Diese besonders aggressiven Nervenzellen vernetzen sich untereinander und verleihen den Hirntumoren ihre enorme Widerstandskraft gegenüber Therapien. Dank der Gensignatur lässt sich zukünftig die Wirkung neuer Therapien besser überprüfen. Zudem deckt sie bisher unbekannte, mögliche Schwachstellen der Tumorzellen auf.
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Die Rolle von CHI3L1
Ein in der Signatur enthaltenes Gen (CHI3L1) könnte eine besondere Rolle beim aggressiven Wachstum der Glioblastome spielen und sich als Angriffspunkt neuer Therapien eignen. Aktuell wird in Studien untersucht, ob gegen CHI3L1 gerichtete Medikamente beim Lungenkrebs das Tumorwachstum verlangsamen können.
Cancer Neuroscience: Ein neuer Forschungsbereich
Die Forschungen in Heidelberg haben den Grundstein für einen neuen Forschungsbereich gelegt, die „Cancer Neuroscience“, die das komplexe Zusammenspiel von Nervensystem und Krebs ergründen will. Inzwischen mehren sich wissenschaftliche Hinweise, dass das Nervensystem auch bei anderen Krebsarten eine zentrale Rolle spielen könnte.
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