Wie Quallen mit schneller Zellteilung Krebs verhindern

Forschende des California Institute of Technology (Caltech) haben einen überraschenden Schutzmechanismus gegen frühes Krebswachstum entdeckt. Entgegen der gängigen Annahme, dass eine hohe Zellteilungsrate das Krebsrisiko durch schädliche Mutationen stets erhöht, zeigt eine im Fachjournal Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlichte Untersuchung das Gegenteil: Eine schnelle Zellerneuerung kann Gewebe in die Lage versetzen, fehlerhafte Zellen aggressiv zu eliminieren. Das Team um die Professoren Lea Goentoro und John Doyle sowie den ehemaligen Doktoranden Dr. Anish Sarma belegte dieses Prinzip durch mathematische Modelle und Experimente an Quallen.

Der Widerspruch zwischen Zellwachstum und Tumorrisiko

Traditionell gilt in der Onkologie die Regel, dass Gewebe mit hoher Zellteilungsrate – etwa die Haut oder die Schleimhaut des Darms – anfälliger für Krebserkrankungen sind als Gewebe mit geringer Teilung. Mit jeder Zellteilung steigt das mathematische Risiko, Kopierfehler im Erbgut anzuhäufen. Allerdings erklärt dieses Prinzip nicht, warum manche vielzelligen und langlebigen Organismen wie Elefanten oder bestimmte Quallenarten extrem selten an Krebs erkranken, selbst wenn sie Karzinogenen ausgesetzt sind.

Um diesem Paradoxon auf den Grund zu gehen, verknüpften die Wissenschaftler Konzepte der biologischen Systemtheorie mit mathematischen Modellen der Gewebeerneuerung. Sie simulierten das Zusammenspiel aus Zellvermehrung, Mutation und dem programmierten Zelltod (Apoptose). Das Modell ergab, dass ein Gewebe, das mehr Zellen produziert als zwingend benötigt, fehlerhafte Zellen sehr viel konsequenter aussortieren kann. Dieser Vorgang fungiert als eine Art biologisches Korrekturlesen, bei dem potenziell gefährliche Zellen frühzeitig ersetzt werden.

Ohrenquallen bestätigen das Prinzip der Qualitätskontrolle

Um die theoretische Vorhersage in der Praxis zu überprüfen, führte Anish Sarma Experimente mit der Ohrenqualle (Aurelia aurita) durch. Diese Meeresbewohner besitzen eine extrem hohe Regenerationskraft und entwickeln selbst unter dem Einfluss von Krebserregern im Normalfall keine Tumoren. Im Experiment zeigte sich zunächst erwartungsgemäß, dass die Zugabe von Karzinogenen bei gesunden Quallen keine Gewebeveränderungen auslöste.

Erst als die Forschenden den programmierten Zelltod oder die Fähigkeit zur Zellteilung gezielt blockierten, entwickelten die Quallen unter Karzinogeneinfluss Neoplasien – also fehlerhafte Gewebewucherungen.

Wurde die unterdrückte Zellteilung im Experiment wieder aktiviert, entstanden die Fehlentwicklungen gar nicht erst. Das Experiment bewies, dass die hohe Rate an Zellneubildung essenziell ist, um neoplastische Zellen rasch zu eliminieren, bevor sie sich zu Tumoren auswachsen können.

Übertragung auf die menschliche Medizin

Nach dem erfolgreichen Nachweis im Modellorganismus richtet sich der Blick der Forschung nun auf die Übertragbarkeit auf den Menschen. Sarma, der mittlerweile als Assistenzarzt in der Pädiatrie am Boston Children’s Hospital und am Boston Medical Center tätig ist, plant zu untersuchen, ob dieser Schutzmechanismus auch in menschlichem Gewebe greift. Dies könnte insbesondere für das Verständnis von Krebserkrankungen im Kindesalter von Bedeutung sein, bei denen Tumoren entstehen, ohne dass die Zellen jahrzehntelang Mutationen ansammeln konnten.

Für die Onkologie bedeutet dieser Ansatz ein fundamentales Umdenken: Für künftige Präventionsstrategien impliziert dies, dass man nicht zwingend nur darauf setzen muss, veränderte Zellen nachträglich abzutöten. Vielmehr könnte eine gezielte Anregung der körpereigenen Zellerneuerung dazu beitragen, dass das Gewebe fehlerhafte Zellen selbstständig und rechtzeitig entfernt.

Wie beurteilen Sie diesen neuartigen Blick auf die Krebsentstehung? Diskutieren Sie mit uns in den Kommentaren.