Tumorstammzellen (cancer stem cells, CSC) sind eine kleine Population von Zellen innerhalb eines Tumors, die besondere Eigenschaften aufweisen: Sie können sich selbst erneuern und in verschiedene Zellen im Tumor ausdifferenzieren. Darüber hinaus sind sie, im Vergleich zu den restlichen Tumorzellen, sehr beweglich. Aufgrund dieser Eigenschaften gehen die Wissenschaftler der Gruppe „Biomarker für die individualisierte Strahlentherapie“ davon aus, dass Tumorstammzellen maßgeblich für die Tumorentstehung und Metastasenbildung verantwortlich sind. Tumorstammzellen sind zudem besonders unempfindlich gegenüber Tumortherapien und mit hoher Wahrscheinlichkeit verantwortlich für das Wiederauftreten von Tumoren nach einer Strahlentherapie.

Veranschaulichung spezifischer Eigenschaften von Tumorstammzellen am Beispiel von Prostatakrebs: (A) Tumorstammzellen weisen spezifische biologische Eigenschaften auf – so genannte Biomarker – und exprimieren spezifische Zelloberflächenmoleküle (z.B. CD44, CD133). (B) Sie können sich selbst erneuern (z.B. Spherenbildung), (C) sind multipotent und können sich in verschiedene Zellen im Tumor ausdifferenzieren (z.B. Cytokeratin (CK) 5-positive Basalzellen und CK18-positive Luminalzellen). (D) Deshalb geht man davon aus, dass sie verantwortlich für die Tumorentstehung und Metastasierung (E) sowie für das Nicht-Ansprechen auf eine Strahlentherapie sind. (c) Anna Dubrovska

Die Anzahl der Tumorstammzellen und ihre Strahlenempfindlichkeit variieren je nach Tumortyp. Die Wissenschaftler erforschen daher spezielle Merkmale von Tumorzellen – sogenannte Biomarker, die Hinweise auf Anzahl und Eigenschaften der Tumorstammzellen geben können. Auf dieser Basis wollen sie den Erfolg einer Strahlentherapie vorhersagen und Patienten künftig eine individuell angepasste  Behandlung anbieten können. Für die Erforschung von Biomarkern spielen neuartige Hochdurchsatz-Verfahren eine wichtige Rolle, mit denen in kurzer Zeit sehr viele Analysen zu Genen und Proteinen möglich sind.


Mit ihrer Arbeit wollen die Wissenschaftler auch die Grundlage für die Entwicklung zielgerichteter Therapien schaffen. Bei zielgerichteten Therapien handelt es sich um eine innovative Art der medikamentösen Krebstherapie, die, anders als Chemotherapeutika, auf spezifische  biologische Eigenschaften des Tumors ausgerichtet ist. Das Wissen um Krebsstammzell-basierte Biomarker bietet die Basis, um entsprechende spezifische Medikamente gegen Tumorstammzellen zu entwickeln.

Forschungsziele

  • Charakterisierung Krebsstammzell-basierter Biomarker und davon ausgehend: Entwicklung von Tests, mit denen sich die Anzahl, Dichte, Verteilung und Therapieempfindlichkeit von Tumorstammzellen vorhersagen lässt
  • Erkenntnisgewinn im Hinblick auf die genetischen Programme und biologischen Prozesse, die der Tumorentwicklung zugrunde liegen
  • Identifizierung kleiner Moleküle, die spezifisch auf Krebsstammzellen abzielen, um so die Strahlen- und Chemotherapie-Empfindlichkeit von Tumoren auszubauen