Krebszellen zur Selbstzerstörung programmiert: neue Methode besiegt resistente Tumorzellen

BerlinForscher der Penn State haben eine neue Methode entdeckt, um die Wirksamkeit von Krebstherapien zu verbessern. Sie entwickelten einen genetischen Schaltkreis, der Krebszellen abtötet und zugleich umliegende, medikamentenresistente Zellen zerstört. Dies könnte die Entstehung von Therapieresistenz von Anfang an verhindern.

So funktioniert es:

• Der genetische Schaltkreis enthält zwei Schalter.
• Schalter eins verleiht den modifizierten Krebszellen vorübergehende Resistenz gegen Medikamente.
• Schalter zwei aktiviert ein Toxin, das die Zellen zur Selbstzerstörung bringt.

Justin Pritchard und sein Team an der Penn State University haben ihre Methode an menschlichen Zelllinien und Mäusen getestet. Sie stellten fest, dass sie damit erfolgreich medikamentenresistente Krebszellen anvisieren und eliminieren konnten. Dieser neue Ansatz könnte die Behandlung von fortgeschrittenem Krebs revolutionieren.

Pritchard erklärt, dass Krebszellen Resistenzen entwickeln, weil sie vielfältig sind und sich schnell verändern. Selbst mit wirksamen Medikamenten überleben Tumore. Er erläutert, dass die herkömmliche Behandlungsweise oft scheitert, da neue widerstandsfähige Zellen unvorhersehbar auftauchen. Die Forscher setzten sich zum Ziel, diesen Prozess zu stoppen, indem sie gezielte, kontrollierbare Veränderungen in den Krebszellen hervorrufen.

Scott Leighow, Hauptautor der Studie und Postdoktorand an der Penn State, erläuterte, dass sie die Widerstandsfähigkeit eines Tumors durch die Veränderung von Krebszellen steuern können. Wenn der erste Schalter ihres Schaltkreises aktiviert wird, widerstehen die modifizierten Krebszellen dem Medikament. Dadurch sterben die regulären, medikamentenempfindlichen Krebszellen ab und die veränderten Zellen übernehmen die Oberhand. Sobald diese Zellen dominieren, schalten sie den ersten Schalter aus und werden wieder empfindlich gegenüber dem Medikament.

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Der zweite Schalter aktiviert ein Selbstmordgen. Dieses Gen veranlasst die modifizierten Zellen, ein Gift zu produzieren, das sowohl sie selbst als auch nahegelegene, resistente Zellen zerstört. Dadurch werden die resistenten Zellen im Tumor eliminiert, was es dem Tumor erschwert, erneut zu wachsen. Durch diese Methode werden die Krebszellen direkt angegriffen, ohne dass spezifische Resistenzmechanismen bekannt sein oder abgewartet werden müssen.

Das Team testete ihre Dual-Switch-Schaltung mit verschiedenen genetischen Bibliotheken, um sicherzustellen, dass sie gegen unterschiedliche Arten von genetischer Resistenz funktionierte. Sie erwies sich als sehr effektiv und löschte medikamentenresistente Zellgruppen aus. Ihre Ergebnisse untermauerten sie sowohl mit Computermodellen als auch mit physischen Experimenten, die zeigten, dass die Schaltung in der Lage ist, hochdiverse Tumorzellen zu kontrollieren und zu zerstören.

Die Forscher arbeiten derzeit daran, wie man diesen genetischen Schaltkreis sicher und präzise an wachsende Tumore, einschließlich solcher, die sich im Körper ausgebreitet haben, liefern kann. Zu den weiteren wichtigen Teammitgliedern der Penn State gehören Marco Archetti, Shun Yao, Ivan Sokirniy, Joshua Reynolds, Zeyu Yang und Haider Inam, der zurzeit am Broad Institute von MIT und Harvard tätig ist.

Die neue Entdeckung weckt Hoffnung, da sie Krebszellen frühzeitig bekämpfen kann. Sie umgeht die üblichen Probleme der Arzneimittelresistenz und Behandlungsfehler und bietet dadurch möglicherweise eine starke neue Methode zur Krebstherapie. Die Studie erschien in der Fachzeitschrift Nature Biotechnology und wurde vom HITS Fund der Huck Institutes of the Life Sciences, dem National Cancer Institute und dem National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering finanziert.