Den Tumor verstehen lernen
Tumoren sind von einer sehr komplexen Biologie gekennzeichnet. Durch sie entstehen Widerstandsmechanismen für Radiochemotherapien, die die Heilungschancen bei Krebs maßgeblich beeinträchtigen. Mit der Erforschung dieser Widerstandsmechanismen und der Wirkung von Radiochemotherapien beschäftigt sich die Sektion Strahlenbiologie des OncoRay. Auf Basis der Forschungsergebnisse sollen neue, biologisch zielgerichtete Medikamente entwickelt werden, die eine individuelle, auf den Patienten zugeschnittene Therapie ermöglichen.
Bereits heute wird bei Tumoren im Kopf/Hals-Bereich ein Medikament eingesetzt, das den epidermalen Wachstumsfaktorrezeptor (EGFR) hemmt. In Kombination mit der Strahlentherapie verlängert die EGFR-Hemmung das Überleben der Patienten deutlich und zeigt klar, dass derartige gezielte Therapien wirksam und sicher sind. Allerdings wehren sich Tumorzellen gegen solche Medikamente, indem sie überlebensfördernde Umgehungskreisläufe nutzen. Wie man die Nutzung dieser überlebensfördernden Umgehungskreisläufe verhindern kann, untersuchte das Wissenschaftlerteam der Forschergruppe Molekulare und Zelluläre Strahlenbiologie um Nils Cordes am OncoRay an der Medizinischen Fakultät Carl Gustav Carus der Technischen Universität Dresden und vom Helmholtz-Zentrum Dresden – Rossendorf. Die Wissenschaftler entdeckten eine Wechselwirkung zwischen dem EGFR und anderen Oberflächenrezeptoren, sogenannte Integrine, die für die Zellanheftung an Proteine der extrazellulären Matrix verantwortlich sind. Integrine fördern das Tumorüberleben und regulieren die Tumorzellwanderung. Mithilfe komplexer Proteom- und Phosphoproteomanalysen deckten die Wissenschaftler die Umgehungskreisläufe auf und schufen so eine wesentliche Grundlage für neue Therapieansätze. Interessant war eine klare Trennung von Tumoren, welche für diese Therapiekombination empfindlich oder unempfindlich waren. Dies sehen die Forscher als ideale Möglichkeit für die Entwicklung einer Therapieindividualisierung an, an der zurzeit mit Hochdruck gearbeitet wird. Erfolgsrezept war der Zusammenschluss von Experten unterschiedlicher Fachrichtungen und Zentren. Gemeinsam erlangten die Wissenschaftler tiefe und klinisch relevante Einblicke in die Resistenzmechanismen von Kopf/Hals-Tumoren und deren Überwindungsmöglichkeiten. Zukünftige Arbeiten widmen sich der Frage, ob und wann die Kombinationstherapie von Bestrahlung und simultaner beta1 Integrin/EGFR Hemmung erfolgreich und sicher bei Patienten angewendet werden kann.
Die Schwerpunkte der Forschergruppe „Molekulare und Zelluläre Strahlenbiologie“ sind die Identifizierung von Schlüsselmolekülen der zellulären Strahlenantwort in Tumorzellen und die molekulare Modifikation der Strahlenempfindlichkeit von Tumor- und Normalgeweben.
Die Nachwuchsgruppe Biomarker für die individualisierte Radioonkologie von Prof. Anna Dubrovska beschäftigt sich mit der Erforschung neuer spezifischer molekularer Marker zur präzisen Vorhersage der Ergebnisse der Strahlen- und Kombinationstherapie. Der Schwerpunkt der Forschung ist derzeit die Entwicklung molekularer Biomarker mittels Gen- sowie Proteinanalysen, um veränderte Gene und Proteine von gesunden Zellen und Tumorzellen, im speziellen strahlenresistenten Tumorzellen, zu identifizieren. Diese werden im Labor funktionell charakterisiert und in humanen Biopsien validiert. Auf Grundlage dieser molekularen Marker können Medikamente getestet werden, um die Sensibilität von Krebszellen hinsichtlich Strahlentherapie zu regulieren. Die Wissenschaftler identifizierten kürzlich die Aldehyd Dehydrogenase als ein Schlüsselenzym für die Entstehung von Strahlenresistenz im Prostatakarzinom.
Prof. Leoni Kunz-Schughart leitet die Forschergruppe Tumorpathophysiologie, deren wissenschaftliche Arbeit sich mit pathophysiologischen Prozessen des Tumormikromilieus und die Entwicklung einer Anti-Tumor-/Strahlentherapie durch gezielte Beeinflussung pathophysiologischer Parameter befasst. Im Besonderen befasst sich diese Forschungsgruppe mit Aminosäuren und wie diese die Strahlenempfindlichkeit von Tumorzellen mechanistisch beeinflussen. Neben Tumoren des Kopf/Hals-Bereichs und des Darms werden Glioblastome mit Hilfe von multizellulären Sphäriodkulturen nach kombinierter Behandlung von Aminosäureentzug und Bestrahlung und Invasivität untersucht. Der therapeutische Eingriff in den Metabolismus der Tumorzellen könnte ein weiterer Weg sein, die Strahlenresistenz von Tumorzellen zu überwinden.
Highlight:
Eke I, Zscheppang K, Dickreuter E, Hickmann L, Mazzeo E, Unger K, Krause M, Cordes N. Simultaneous β1 integrin-EGFR Targeting and Radiosensitization of Human Head and Neck Cancer. J Natl Cancer Inst. 2015 Feb 5;107(2). pii: dju419. doi: 10.1093/jnci/dju419. Print 2015 Feb.