Personalisierte Medizin

Wie Taxane Tumorzellen für Strahlentherapie sensibilisieren

Die Taxan-basierte Radiochemotherapie findet eine breite Anwendung bei der Behandlung verschiedener lokal fortgeschrittener Krebserkrankungen – unter anderem beim nicht-kleinzelligen Lungenkarzinom. Zum einen hemmen Taxane die Zellteilung, zum anderen sensibilisieren sie Tumorzellen für eine strahlentherapeutische Behandlung. Wie genau das passiert, haben Forscherinnen und Forscher der Klinik für Strahlentherapie & Radioonkologie am Klinikum der Universität München und der Abteilung Strahlenzytogenetik am Helmholtz Zentrum München gezeigt. 

Taxane verursachen eine tripolare Zellteilung, führen also zu einer Zelldrittelung. Die Tochterzellen sind anfälliger für Strahlenschäden. DNA ist blau, Tubulin rot und Centrosomen grün angefärbt. (Bild: Klinikum der Universität München)

Konkret untersuchten die Wissenschaftler den Effekt von Paclitaxel, einem Vertreter der Taxane aus der Rinde der Pazifischen Eibe (Taxus brevifolia). „Anhand von zellbiologischen und biochemischen Experimenten konnten wir zeigen, dass Taxane in den Konzentrationen, in denen sie klinisch zum Einsatz kommen, eine tripolare – anstelle der normalen bipolaren – Zellteilung verursachen“, erklärt Erstautor Dr. Michael Orth vom Klinikum der Universität München. Vereinfacht gesagt kam es statt zu einer Zellteilung zu einer Zelldrittelung. „Tumorzellen, die eine derartige Zellteilung absolviert haben, reagieren anschließend besonders empfindlich auf eine strahlentherapeutische Behandlung.“

Biomarker könnten Therapieerfolg vorhersagen
Allerdings fanden die Wissenschaftler heraus, dass nicht alle Tumorzellen die Taxan-vermittelte tripolare Zellteilung zeigen und damit empfindlich auf Strahlung reagieren. „Es sind vor allem Zellen, in denen größere Mengen der Proteinkinase AURKA und ihres Kofaktors TPX2 vorliegen“ so Studienleiterin Prof. Dr. Kirsten Lauber vom Klinikum der Universität München. Beide Moleküle sind an der Zellteilung beteiligt.

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„Die klinische Relevanz konnten wir zudem in einem öffentlich zugänglichen Datensatz von 114 Lungenkrebspatienten bestätigen“, erklärt Dr. Kristian Unger, stellvertretender Leiter der Abteilung Strahlenzytogenetik am Helmholtz Zentrum München. „Jene Patienten, bei denen die Gene für AURKA und TPX2 im Tumor besonders stark angeschaltet sind, zeigten eine signifikant längere Überlebenszeit, wenn sie mit einer Taxan-basierten Radiochemotherapie behandelt wurden.“

Entsprechend hoffen die Wissenschaftler, dass sie die beiden Moleküle künftig als Biomarker einsetzen können, um Patienten zu identifizieren, bei denen eine Taxan-basierte Radiochemotherapie besonders erfolgsversprechend ist, beziehungsweise bei denen man andere Optionen wählen sollte.

Co-Autor Prof. Dr. Claus Belka, Direktor der Klinik und Poliklinik für Strahlentherapie und Radioonkologie des Klinikums der Universität München und Mitglied des Deutschen Konsortiums für Translationale Krebsforschung (DKTK), fasst entsprechende Perspektiven zusammen: „Die vorliegende Studie identifiziert AURKA und TPX2 als erste Mechanismus-gestützte Biomarker der Taxan-basierten Radiochemotherapie. Dies ist eine wichtige Voraussetzung für personalisierte Therapieentscheidungen.“ Künftig möchten die Wissenschaftler die Moleküle weiter untersuchen und ihre Belastbarkeit als prädiktive Biomarker der Taxan-basierten Radiochemotherapie detailliert überprüfen.

Original-Publikation:
Orth, M. et al. (2017): Taxane-mediated radiosensitization derives from chromosomal missegregation on tripolar mitotic spindles orchestrated by AURKA and TPX2. Oncogene, DOI: 10.1038/onc.2017.304

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