09.07.2007

Wie Tumorzellen wandern


Einzelne Tumorzelle (rot), die durch ein Kollagengewebe (grau) wandert.

Einzelne Tumorzelle (rot), die durch ein Kollagengewebe (grau) wandert. Weitere Informationen im unteren Bild.

Wie Tumorzellen, ja ganze Tumoren sich im Körper ausbreiten – das beschreiben die Forscher Katarina Wolf, Peter Friedl und Jörg Geiger von der Universität Würzburg in Kooperation mit Wissenschaftlern aus den USA und Kanada in der neuen Online-Ausgabe der Zeitschrift Nature Cell Biology erstmals an einem dreidimensionalen Modell. In mehreren Filmen zeigen sie auch für den Laien verständlich, wie sich die Tumoren ihren Weg durchs Gewebe bahnen. Für die Forschung liefern ihre Ergebnisse neue Grundlagen für die Therapie von Tumorerkrankungen.

Wie ein Kletterer am Berg – so wandern Tumorzellen in lebenden Geweben. Mit kleinen Greifarmen heften sie sich ans Gewebe und ziehen sich daran entlang. Doch das ist nicht die ganze Geschichte. Eigentlich ist das Gewebe eher ein festes Netz, das sich oben, unten und seitlich um die Tumorzellen herumspannt – und ist damit für die Zellen viel zu dicht, um sich darin frei bewegen zu können. Also schneiden sich die Zellen mit molekularen Helfern ständig das Netz zurecht, bilden einen kleinen Pfad und bauen die losen Netzenden wieder so zusammen, dass sie sich mit ihren „Füßen“ daran abdrücken können. Dramatischer wird es, wenn sich eine ganze Tumormasse im Kollektiv ihren Weg durch das Gewebe bahnt. Dann wird aus dem kleinen Pfad eine große Röhre, in deren Inneren mehrere Zellen nebeneinander Platz haben.

Welche molekularen Helfer die Zelle hat, um sich im Gewebe fortzubewegen, ist seit längerem bekannt: Integrine, mit denen sich die Zelle am Gewebe festhält, und Proteasen, die das Gewebe zerschneiden, sind die wichtigsten. Wie der gesamte Vorgang in einem echten dreidimensionalen Gewebe abläuft, wusste jedoch niemand. „Wir konnten uns bisher zwar ungefähr vorstellen, wie sich die Tumorzellen im Gewebe bewegen. Um aber den genauen Bewegungsablauf zu verstehen, ist es unbedingt nötig, die Zellen in einem dreidimensionalen Gewebe zu beobachten. Dort haben sie nämlich ganz andere Hindernisse“, so Professor Dr. Peter Friedl, Forscher am Würzburger Rudolf-Virchow-Zentrum/DFG-Forschungszentrum für Experimentelle Biomedizin und an der Hautklinik der Universität.

So ließen Versuche im Reagenzglas beispielsweise annehmen, dass die Tumorzellen mit ihren Armen nicht nur zugreifen, sondern gleichzeitig den Weg wie eine Art Bagger für den nachfolgenden dickeren Zellkörper freimachen. Das wäre allerdings so, als würde man den Ast absägen, auf dem man sitzt – denn nachkommende Massen oder auch nur die hinteren Enden der Zelle könnten sich dann nicht mehr festhalten. „In unseren Filmen ist ganz deutlich zu sehen, dass erst dort Gewebe zerschnitten wird, wo es für die Zelle zu eng wird. Danach wird ein Teil der losen Enden wieder zusammengeflickt, damit die hinteren auch noch Gewebe zum Abstützen haben“, berichtet Friedl. Auch wie die molekularen Helfer die Wanderung ganzer Tumormassen ermöglichen, war nicht bekannt – obwohl Gewebeexperten schon länger wissen, dass Tumorzellen bevorzugt in ganzen Zellmassen wandern.

Einzelne Bilder von der Wanderungsbewegung einer Tumorzelle, aufgenommen in Abständen von fünf Minuten. Zu sehen ist, wie die Zelle (rot bzw. Umriss rot) durch ein Kollagengewebe (grau) wandert. Dort wo es zu eng wird, schneiden molekulare Helfer (Proteasen) den Weg frei. Gewebefasern, die sich gürtelartig um die Zelle legen, werden geschnitten (gelb) und weggedrückt.

Mit seiner Kollegin Dr. Katarina Wolf entwickelte Friedl eine Art Ersatzgewebe, Kollagen aus Rindern, in dem sich ein künstlich erzeugter Tumor wie im lebenden Körper ausbreiten kann – in drei Dimensionen. Über viele Jahre haben die beiden Forscher Methoden erarbeitet, mit denen sie nun das gesamte Gewebe, dessen Auf- und Umbau und die einzelnen molekularen Helfer erstmals zusammen in zeitlicher Folge sichtbar machen können. Biochemie live unter dem Mikroskop sozusagen. Nun überprüfen die Forscher die Gültigkeit ihrer Erkenntnisse direkt im lebenden Organismus: Erste Ergebnisse bestätigen die Übertragbarkeit der Daten.

Die frühzeitige Entdeckung eines Tumors ist nach wie vor die wichtigste Vorsorge gegen Krebs. Wie schnell sich aber ein Tumor im Körper ausbreitet und wie man ihn daran hindern kann, darüber gibt es nur wenig Kenntnis. Lassen sich Peter Friedls Ergebnisse übertragen, könnte man mit seiner Methode diesen Fragen direkt im lebenden Organismus auf die Spur kommen.

Die Forschungen liefen in Kooperation mit Jörg Geiger vom Institut für Klinische Biochemie und Pathobiochemie der Uni Würzburg, mit Yi Wu, Yueying Liu und Sharon Stack von der Northwestern University Feinberg Medical School (Chicago) sowie mit Eric Tam und Christopher Overall von der University of British Columbia in Vancouver.

„Multi-step pericellular proteolysis controls the transition from individual to collective cancer cell invasion“, Katarina Wolf, Yi I. Wu, Yueying Liu, Jörg Geiger, Eric Tam, Christopher Overall, M. Sharon Stack, Peter Friedl, Nature Cell Biology 2007, online publiziert am 8. Juli 2007; DOI: 10.1038/ncb1616

Weitere Informationen: Sonja Jülich, Leiterin Öffentlichkeitsarbeit des Rudolf-Virchow-Zentrums/DFG-Forschungszentrum für Experimentelle Biomedizin, T (0931) 201-48714, Mobil (0174) 2118850, sonja.juelich@virchow.uni-wuerzburg.de

Von: Sonja Jülich

09.07.2007, 11:59 Uhr