Onkologie

Enzym hebelt Zellschutzprogramm Seneszenz aus

Zellen haben zwei verschiedene Programme, die sie vor Krebs schützen. Eines davon ist die Seneszenz (lat.: senex für Greis). Sie versetzt Krebszellen in eine Art Dauerschlaf und verhindert, dass sie sich weiter teilen und ungehemmt wachsen.

Hemmung der Tyrosinphosphatase Shp2 in Brustkarzinomen von PyMT Mäusen schaltet das Zellschutzprogramm Seneszenz an. Bei Seneszenz werden Zellen größer, exprimieren das Enzym beta-Galatosidase (blaue Farbe), was zu permanenter Wachstumshemmung führt. (Graphik: Linxiang Lan / Copyright: MDC)

Jetzt hat die Forschungsgruppe von Prof. Walter Birchmeier vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch entdeckt, dass ein Enzym, das bei Brustkrebs und Leukämien aktiv ist, dieses Schutzprogramm aushebelt und dadurch das Tumorwachstum ankurbelt. Mit einem Hemmstoff (small molecule) gelang es ihnen bei Mäusen mit Brustkrebs das Enzym zu blockieren, damit das Schutzprogramm zu reaktivieren und das Krebswachstum zu stoppen (EMBO-Journal, DOI 10.15252/embj.201489004)*.

Das Enzym, das Forscher kurz Shp2 nennen, gehört zu der Gruppe der sogenannten Tyrosin-Phosphatasen. Diese Enzyme sind wichtige Wachstumsregulatoren. Shp2 spielt dabei unter anderem bei der frühen Embryonalentwicklung eine Rolle sowie bei Krebs. So konnten vor einigen Jahren Forscher zeigen, dass Shp2 bei 70 % der invasiven Formen von Brustkrebs hochreguliert ist. Diese Formen von Brustkrebs sind besonders aggressiv. Kürzlich ergab eine Studie mit menschlichen Brustkrebszellen außerdem, dass Shp2 Überlebenssignale in den Tumorzellen aussendet.

Grund genug für MDC-Krebsforscher Prof. Birchmeier, der sich seit Jahren mit Fragen der Signalübertragung bei Krebs befasst, und seine Mitarbeiter Dr. Linxiang Lan und Dr. Jane Holland, das Enzym genauer zu untersuchen. Sie interessierten auch Hinweise, wonach das Zellschutzprogramm Seneszenz auch Brustkrebs hemmen könnte.

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Die MDC-Forscher untersuchten deshalb Mäuse, die das Brustkrebsgen PyMT tragen. Dieses Krebsgen löst rasch wachsenden Brustkrebs aus, der auch metastasiert. Die Forscher stellten fest, dass das Enzym Shp2 bei diesen Mäusen sehr aktiv ist. Sie konnten zeigen, dass Shp2 eine ganze Signalkaskade auslöst. Im Verlauf dieser Kaskade schaltet Shp2 verschiedene Signalmoleküle an, stellt aber tumorhemmende Gene wie die Tumorsuppressorgene p27 und p53 ab. Die Folge davon ist, dass das Seneszenz- Schutzprogramm ebenfalls abgeschaltet wird.

Die Frage war, ist es möglich das Schutzprogramm Seneszenz wieder anzuschalten? Und ist es möglich Shp2 direkt anzugreifen und stillzulegen? Mit einem experimentellen Hemmstoff (small molecule) gelang es Forschern der Berlin-Bucher Biotechfirma Experimental Pharmacology and Oncology (EPO), die wie das MDC auch auf dem Campus Berlin-Buch angesiedelt ist, im Rahmen dieser Studie das Shp2-Gen zu blockieren. Dadurch konnten sie das Schutzprogramm Seneszenz wieder anschalten, das die Krebszellen der Mäuse lahmlegte. Der Hemmstoff ist, wie Prof. Birchmeier erläutert, eine Entwicklung des Leibniz-Instituts für molekulare Pharmakologie (FMP) in Berlin-Buch. Er ist nicht für Patienten zugelassen.

In einem weiteren Schritt ging es darum festzustellen, welche Rolle Shp2 und seine Zielgene bei Patienten mit Brustkrebs spielen. Dr. Balázs Györffy von der Semmelweiss Universität in Budapest (Ungarn), der mit Prof. Birchmeier seit Jahren zusammenarbeitet, durchforstete rückwirkend die Daten von nahezu 4000 Brustkrebspatientinnen. Dr. Györffy und seine Kollegen in Berlin sind nach der Auswertung der Daten davon überzeugt, dass die Aktivität von Shp2 und seinen Zielgenen Hinweise auf den Verlauf einer Brustkrebserkrankung geben können. Denn je weniger aktiv Shp2 ist, desto höher ist die Chance, dass die betroffenen Frauen nach erfolgreicher Brustkrebstherapie keinen Rückfall erleiden.

„Als Therapie könnte es deshalb sinnvoll sein, das Enzym Shp2 oder die von ihm angeschalteten Zielgene zu blockieren, um dadurch das Seneszenz-Schutzprogramm wieder zu aktivieren und den Brustkrebs zu stoppen“, vermuten die Forscher. Sie weisen darauf hin, dass Krebszellen im Seneszenz-Modus zudem Botenstoffe des Immunsystems (Zytokine) ausschütten, so dass das Abwehrsystem diese stillgelegten Tumorzellen erkennen und zerstören kann.

*Shp2 Signaling is Essential to the Suppression of Senescence in PyMT-induced Mammary Gland Cancer in Mice: Linxiang Lan1, Jane D. Holland1, Jingjing Qi1, Stefanie Grosskopf1, Regina Vogel1, Balázs Györffy2,3, Annika Wulf-Goldenberg4, Walter Birchmeier 1,*

1 Cancer Research Program, Max Delbrück Center for Molecular Medicine (MDC) Berlin, Germany
2 MTA TTK Lendület Cancer Biomarker Research Group, Budapest, Hungary
3 2nd Department of Pediatrics, Semmelweis University, Budapest, Hungary
4 Experimental Pharmacology & Oncology (EPO), Berlin, Germany

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