Natürliche Selektion im menschlichen Körper

Wie alle Lebewesen unterliegt auch der menschliche Körper den Prinzipien der Evolution. Zellen, die sich schneller teilen oder widerstandsfähiger sind, setzen sich gegen andere durch. Diese sogenannte somatische Evolution kann zwar positive Effekte haben, führt jedoch auch zur Entstehung von Krebszellen, die sich unkontrolliert vermehren und gesundes Gewebe verdrängen.

SCIFER: Ein Werkzeug zur Entschlüsselung zellulärer Entwicklung

Thomas Höfer und sein Team am DKFZ wollen genau diesen Prozess nachvollziehen. „Unsere Vision ist eine neue Art der Krebsfrüherkennung. Jahrzehnte können nach dem initialen Ereignis – einer Mutation im Erbgut – vergehen, bis ein sichtbarer Tumor entsteht. Das heißt, es verstreicht viel Zeit, in der man vielleicht die Möglichkeit hätte, zu intervenieren und die Entwicklung hin zur manifesten Krebserkrankung zu stoppen“, erklärt der Forscher.

Mit dem neu entwickelten Verfahren SCIFER ist den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern ein bedeutender Schritt gelungen: Sie können die Evolution von Zellklonen – also Zellverbänden, die von einer einzelnen Zelle abstammen – im menschlichen Organismus rekonstruieren. SCIFER erkennt dabei aggressiv wachsende Klone frühzeitig.

Grundlage der Methode sind Mutationen im Erbgut, die sich im Laufe der Zeit spontan ansammeln. Die meisten davon sind neutral – sie haben keinen Einfluss auf die Zellfunktion. Doch wenn sich eine Mutation ereignet, die die Fitness der Zelle erhöht, verändert sich auch das Muster der neutralen Mutationen. „Die überwiegende Zahl dieser Mutationen ist selektiv neutral, bringt der Zelle also weder Vorteil noch Nachteil. Wenn sich jedoch eine krebsfördernde Mutation ereignet, die eine Zelle fitter macht, verändert das mit der Zeit das Muster der vielen neutralen Mutationen,“ erläutert Höfer. „Aus dieser Veränderung, die sich sehr gut messen lässt, können wir zurückverfolgen, wann die krebsfördernde Mutation entstanden ist, und wie schnell der entsprechende prämaligne Zellklon wächst. Wir können aus einer einzigen Blut- oder Gewebeprobe den zeitlichen Verlauf zurückrechnen.“

Entwickelt wurde SCIFER in Zusammenarbeit mit dem Hämatologen Paresh Vyas und dessen Team an der Universität Oxford. Dort wurden wertvolle Knochenmarksproben gesunder Probanden bereitgestellt, um die Methode umfassend zu testen und auf reale Daten zuzuschneiden.

Mutationen: Häufig, aber nicht zwangsläufig gefährlich

Nicht jede genetische Veränderung führt automatisch zur Krebsentstehung. Auch sogenannte Onkogene – Gene mit potenziell krebsfördernder Wirkung – werden nicht zwangsläufig aktiviert. Erst wenn sie infolge einer Mutation dauerhaft angeschaltet bleiben, steigt das Risiko.

Die Forschung zeigt, dass Mutationen in Onkogenen viel häufiger auftreten als bisher angenommen. Dennoch entsteht daraus nicht immer ein Tumor. „Wir haben zum Beispiel im Gehirn Zellen mit mutierten Onkogenen gefunden, die sich vermehrt haben, ohne dass ein maligner Tumor entstanden ist“, berichtet Erstautorin Verena Körber. Der Körper scheint also über effektive Schutzmechanismen zu verfügen, die solche Zellen unter Kontrolle halten können.

Meist ist ein einzelnes, aktiviertes Onkogen nicht ausreichend, um Krebs auszulösen. Vielmehr müssen mehrere krebsfördernde Mutationen zusammenkommen. Auch nichtgenetische Faktoren wie Entzündungen im sogenannten Mikroenvironment können das Risiko für eine Entartung erhöhen.

Nächste Schritte: Schutzmechanismen und Risikofaktoren erforschen

Das Forschungsteam will nun untersuchen, welche Selektionsfaktoren den Weg von der harmlosen Mutation zur malignen Entartung fördern – und welche diesen Prozess aufhalten können. Ziel ist es, gezielt in diese Mechanismen einzugreifen, um neue Präventionsstrategien zu entwickeln.

Ein konkretes Anwendungsbeispiel ist das myelodysplastische Syndrom (MDS), eine Erkrankung der blutbildenden Stammzellen, die in eine akute myeloische Leukämie übergehen kann. „Aber längst nicht alle MDS-Patienten entwickeln eine Leukämie“, so Paresh Vyas. Hier wäre viel gewonnen, wenn sich Risikopersonen frühzeitig identifizieren und gezielt behandeln ließen.

Thomas Höfer sieht die SCIFER-gestützte Erforschung der Zellevolution auch im Hinblick auf andere Blutkrebserkrankungen als vielversprechenden Ansatz: „Ich halte es für realistisch, dass die SCIFER-gestützte Erforschung der Zellevolution mit Blick auf diese und auch andere Blutkrebserkrankungen in absehbarer Zeit zu medizinisch verwertbaren Ergebnissen führen könnte.“

Über das DKFZ

Das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) ist mit über 3.000 Mitarbeitenden die größte biomedizinische Forschungseinrichtung in Deutschland. Im Zentrum stehen die Ursachen von Krebs, Risikofaktoren, Früherkennung und innovative Therapieansätze. Darüber hinaus bietet der Krebsinformationsdienst (KID) individuelle Informationen für Betroffene, Interessierte und Fachkreise.

Zur schnellen Umsetzung von Forschungsergebnissen in die klinische Praxis betreibt das DKFZ zusammen mit Partnern in ganz Deutschland mehrere Translationszentren:

• Nationales Centrum für Tumorerkrankungen (NCT, 6 Standorte)
• Deutsches Konsortium für Translationale Krebsforschung (DKTK, 8 Standorte)
• Hopp-Kindertumorzentrum (KiTZ) Heidelberg
• Helmholtz-Institut für translationale Onkologie (HI-TRON) Mainz
• DKFZ-Hector Krebsinstitut an der Universitätsmedizin Mannheim
• Nationales Krebspräventionszentrum (gemeinsam mit der Deutschen Krebshilfe)

Originalpublikation
Körber V et al: Detecting and quantifying clonal selection in somatic stem cells. Nature Genetics 2025. DOI:s41588-025-02217-y

Quelle: Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) in der Helmholtz-Gemeinschaft