Krebsforschung

Das Versteckspiel der Leukämiezellen

Forscher des Frankfurter Universitätsklinikums haben herausgefunden, dass Leukämiezellen ihr Aussehen spontan ändern und dadurch dem Abtöten durch Medikamente entgehen können. Diese Erkenntnis ist maßgeblich für die weitere Erforschung dieser Zellen als Grundlage zukünftiger Therapien.

„Wir konnten einen entscheidenden Maskierungsmechanismus der akuten lymphatischen Leukämie entschlüsseln“, erklären Dr. Fabian Lang und Dipl.- Biochemiker Bartosch Wojcik. (Copyright: Universitätsklinikum Frankfurt)

Bei der akuten lymphatischen Leukämie handelt es sich um eine Krebserkrankung des Blutes. Trotz intensiver Therapien ist die Prognose für erwachsene Patienten häufig schlecht. Einige Leukämiezellen können Eigenschaften von Stammzellen erwerben und werden daher als Leukämiestammzellen bezeichnet. Im Unterschied zu anderen Leukämiearten sind bei der akuten lymphatischen Leukämie das Aussehen und die Identität dieser Leukämiestammzellen bis heute nicht bekannt.

Dabei können gerade diese Zellen die Ursache für die schlechte Prognose der Erkrankung sein. Denn sie sind resistent gegen die üblichen Medikamente und verbleiben daher trotz Therapie im Patienten. Dies führt in vielen Fällen zu einem erneuten Ausbrechen der Erkrankung, die dann häufig nicht mehr erfolgreich behandelt werden kann. Ärzte und Wissenschaftler des Universitätsklinikums Frankfurt haben nun gezeigt, dass lymphatische Leukämiestammzellen ihr Aussehen verändern können. Damit wurde eine Erklärung gefunden, warum diese Zellen der Therapie und der weiteren Erforschung bisher entgehen konnten. Die Forschungsergebnisse wurden in dem Fachjournal „Leukemia“ publiziert.

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Leukämiezellen ändern spontan ihre Oberflächenproteine

Einem interdisziplinären Team um Prof. Michael Rieger, Forschungsleiter der Medizinischen Klinik II und des LOEWE-Zentrums für Zell- und Gentherapie Frankfurt, ist es gelungen, diesen wesentlichen Mechanismus zu entschlüsseln: Die Leukämiestammzellen verändern ihre Oberflächenstruktur und können so der gezielten Analyse und Therapie entkommen. „Wir haben eine bislang unbekannte Fähigkeit der lymphatischen Leukämiezellen gefunden, einige Oberflächenproteine dynamisch hoch- und runterregulieren zu können. Damit zeigen sie ein bisher ungeahntes Ausmaß an Flexibilität. Dies konnten wir in einzelnen lebenden Zellen nachweisen und zeigen, dass dieser Prozess innerhalb weniger Stunden abläuft“, erklärt Dr. Fabian Lang, Assistenzarzt der Medizinischen Klinik II und Erstautor der Studie.

Eine zentrale Herausforderung für die Forschung besteht darin, dass Leukämiezellen im Reagenzglas nur schwer zum Wachsen zu bringen sind. Durch den Einsatz innovativer Zellkultur- und Mikroskopietechniken wurden sie in dieser Studie mit Oberflächenmarkierungen versehen und einzelne Zellen dann mit hoher Auflösung über videogestützte Mikroskopie mehrere Tage lang kontinuierlich beobachtet. „Wir hätten nie eine so hohe Formbarkeit der Zellen erwartet. Das erklärt die Schwierigkeit vieler Labore, einheitliche Oberflächeneigenschaften, den sogenannten Phänotyp, der Leukämiestammzellen zu beschreiben“, so Bartosch Wojcik, Ko-Erstautor der Studie und Biochemiedoktorand in der Arbeitsgruppe.

Leukämiestammzellen können jetzt erforscht und eliminiert werden

In der Studie ist es den Wissenschaftlern auch gelungen, verschiedene Gruppen von Leukämiezellen mit unterschiedlichen Stammzelleigenschaften zu isolieren und in Zellkultur zu erhalten. „Durch den Vergleich von Leukämiezellen mit und ohne Eigenschaften von Stammzellen können wir die Mechanismen aufklären, die diese Zellen zu Leukämiestammzellen machen. Das hilft uns bei der Suche nach Ansatzpunkten, um diese therapeutisch und prognostisch wichtigen Zellen gezielt zu eliminieren“, folgert Prof. Rieger. Krankheitsrückfälle der Patienten könnten damit eingedämmt und eine vollständige Heilung bewirkt werden.

Voraussetzung für diese Weiterentwicklung der Therapie ist die enge Kooperation von Wissenschaft und Krankenversorgung. „Dieses Projekt zeigt deutlich, wie wichtig der intensive Austausch von Grundlagenforschern und klinisch tätigen Ärzten ist, um die aktuellen komplexen Aufgaben der Leukämietherapie erfolgreich anzugehen“, so Prof. Rieger.

Publikation:

Lang, F.*, Wojcik, B.*, Bothur S., Knecht, C., Falkenburg, J.H.F., Schroeder, T., Serve, H., Ottmann, O.G., Rieger, M.A. Plastic CD34 and CD38 expression in adult B-cell precursor acute lymphoblastic leukemia explains ambiguity of leukemia-initiating stem cell populations. Leukemia; published online; *equal contribution.

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