Was ist Tumorbiologie?

Krebs entsteht durch Mutation des Erbgutes in Zellen und umfasst eine Vielzahl von Krankheiten unterschiedlicher Organe. Krebszellen entgehen der natürlichen Nachbarschaftskontrolle in Zellverbänden und Organen, teilen sich unkontrolliert, entkommen dem natürlichen Zelltod (Apoptose), beschaffen sich unabhängige Nährstoffversorgung (Angiogenese), entgehen der Kontrolle des Immunsystems, sowie gelangen über das Blut- und Lymphsystem zu entfernten Zielorganen, um dort neue Tochtergeschwülste zu bilden (Metastasierung).

Diese vielfältigen Eigenschaften werden durch Gene vermittelt, die sonst nur während der frühen Embryogenese aktiv sind. Somit rekapitulieren häufig Tumorzellen Charakteristika von Embryonalzellen. Zur Erforschung der Ursachen und Bekämpfung der Krebsentstehung sind Kenntnisse in verschiedenen biomedizinischen Disziplinen erforderlich wie Genetik, Wachstum- und Zelldifferenzierungskontrolle, Apoptose und Angiogenese sowie Immun- und Entwicklungsbiologie. Diese Themen, sofern sie sich mit dem Krebsgeschehen beschäftigen, sind Gegenstand der Tumorbiologie.

Das Institut für Komplementäre Onkologie und Kompetenzzentrum für Tumorbiologie hat das Bestreben, neue Tendenzen in der Tumorbiologie ausfindig zu machen, darüber zu informieren und Wege zu bahnen, um Sie auch für komplementäre Ansätze der Tumor-Diagnostik und –Therapie nutzbar zu machen.


Aktuelle Forschungsthemen der Tumorbiologie

Womit beschäftigt sich die Tumorbiologie zurzeit vorrangig?

Das menschliche Genom umfasst etwa 35000 Gene. Einige sind besonders wichtige und häufig wiederkehrende Ziele von Mutationen bei der Krebsentstehung. Sie fallen in die Klasse der "Onkogene" oder "Tumorsupressorgene" und kodieren für Struktur- und Regulatorproteine, die die oben aufgeführten Prozesse wie zum Beispiel Zellteilung, Differenzierung, Apoptose und Zellwanderung kontrollieren.

Im Laufe der letzten zehn Jahre hat sich herausgestellt, dass spezifische Signalwege, die wesentliche Schritte der embryonalen Entwicklung kontrollieren, auch während der Entstehung eines Tumors reaktiviert werden können. Solche Signalwege werden als Signaltransduktionsnetzwerke bezeichnet.

Dynamische Wechselwirkungen regeln das Zusammenspiel solcher intrazellulären Signaltransduktionsnetzwerke und steuern damit zelluläre Entscheidungsprozesse. Schlagen diese Entscheidungsprozesse fehl, kann es zur Entstehung von Krebs und anderen Krankheiten kommen. Signalübertragung in intrazellulären Netzwerken wird durch die Aktivierung von Rezeptoren an der Zelloberfläche initiiert. Vermittelt durch Signaltransduktionsmoleküle erfolgt eine Signalübertragung in den Zellkern, wo die Aktivität von Genen gesteuert wird. Um zelluläre Entscheidungsprozesse zu verstehen, ist es nicht nur wichtig, die beteiligten Akteure zu identifizieren, sondern ihre dynamischen Wechselwirkungen grundlegend zu untersuchen.

Signaltransduktionsabläufe werden getriggert durch Proteinkinasen:

Proteinkinasen sind somit die Schlüsselenzyme der zellulären Regulation. Durch ihre Aktivität, die Übertragung von Phosphatgruppen auf Proteine, stellen sie die Weichen im Zellgeschehen und steuern die Lebensvorgänge bei allen höheren Organismen. Wegen dieser kritischen Funktionen ist die Aktivität von Proteinkinasen durch die Zelle selbst streng reguliert. Im Grundzustand meist inaktiv, entfalten Proteinkinasen ihre Aktivität nur vorübergehend nach gezielter Aktivierung, etwa aufgrund äußerer (z. B. hormoneller) Signale. Kommt es trotzdem zu fehlerhafter, dauerhafter Aktivierung dieser Enzyme, können schwere Krankheiten die Folge sein – bei der Mehrzahl aller menschlichen Krebserkrankungen findet man überaktive Proteinkinasen. Einige Proteinkinasen tragen schon durch ihre normale Aktivität zum Tumor bei, z. B. bei der Bildung neuer Blutgefäße, bei der Metastasierung von Krebszellen und bei der Verhinderung des programmierten Zelltods. Proteinkinasen sind deshalb wichtige Ansatzpunkte in der Krebsbehandlung. Ein Haupthindernis ist allerdings die große Zahl (viele Hundert) ähnlicher Proteinkinasen, von denen es gilt, einzelne selektiv zu hemmen, um Krankheiten zu behandeln oder Signalwege aufzudecken.

Ein weiteres Forschungsfeld der Tumorbiologie ist die Epigenetik:

Unter Epigenetik versteht man die Steuerung von Genaktivität durch chemische Veränderungen an der Erbsubstanz DNA, etwa durch Ankoppeln von Methylgruppen (Methylierung). Diese Aufgabe erledigen spezialisierte Enzyme, die Methyltransferasen. Bei vielen Krebsarten weist die Erbsubstanz in den betroffenen Zellen nicht nur Veränderungen in den Genen selbst auf (Mutationen), sondern auch abweichende Methylierungsmuster (Epimutationen). Je älter eine Zelle im Körper wird, umso anfälliger wird sie, sich in eine Krebszelle zu verwandeln. Die Natur hat deswegen eine Reihe von Mechanismen entwickelt, um diese Zellen zu eliminieren, damit sie neuen Zellen Platz machen können. Die zelluläre Seneszenz (Alterung) ist ein genetisch festgelegtes Programm, welches in nahezu allen Körperzellen (ausgenommen Keimbahn- und Stammzellen) nach Ablauf einer begrenzten Zellteilungskapazität oder nach irreparablen Erbgutschäden aktiviert wird und weitere Zellteilungen verhindert. Krebszellen setzen dieses Programm außer Kraft und erlangen so eine unbegrenzte Teilungsfähigkeit. Der molekulare Mechanismus der zellulären Seneszenz läuft weitgehend über die gleichen, konservierten Signalübertragungswege, die nach Schädigung der Erbsubstanz (DNS) aktiviert werden und deren Reparatur kontrollieren.

An diesen Themenbereichen arbeiten viele Forscherteams auf der ganzen Welt.

Darüber hinaus gibt es viele Ansätze aus der Komplementären Onkologie, die erforscht werden, wo besonders der Aspekt der Stärkung und Unterstützung der Reparaturmechanismen von Fehlleistungen des Organismus im Vordergrund stehen bis hin zur Förderung einer biologischen Krebsabwehr mit immunologischen und anderen Ansätzen.
ikO