Gewebestruktur verlangsamt Krebsentwicklung

Foto: Tumor

In Geweben, die oft eine
ausgeprägte räumliche Struktur
aufweisen, dauert es länger, bis
die für Krebs notwendige Zahl
von Veränderungen erreicht ist;
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Kaulitzki

Krebs ist normalerweise das Ergebnis einer längeren Entwicklung. Im Laufe der Zeit häufen sich genetische Veränderungen in den Zellen an, die zuerst zur Bildung von Krebsvorstufen und schließlich zum Tumorwachstum führen können. Das neue Modell könnte möglicherweise helfen, Gewebebiopsien zu beurteilen und bessere Prognosen über die Entwicklung bestimmter Krebserkrankungen zu machen.

Die Forschergruppe um Erik Martens und Oskar Hallatschek hat mithilfe von mathematischer Modellierung untersucht, wie sich genetische Veränderungen ausbreiten, wie schnell der Anhäufungsprozess von genetischen Veränderungen abläuft und wie sich dieser Prozess auf den Verlauf der Krebsvorstufe auswirkt.
Die Wissenschaftler haben gezeigt, dass das Schicksal von genetischen Veränderungen, die zu Krebs führen können, unter anderem davon abhängt, in welchem Umfeld sie auftreten und wie stark sie miteinander im Wettbewerb stehen. In einer Umgebung ohne räumliche Struktur, wie etwa im Blut, können sich genetische Veränderungen relativ schnell ausbreiten und anhäufen. In Geweben, die oft eine ausgeprägte räumliche Struktur aufweisen, wie beispielsweise im Darm, dauert es dagegen länger, bis die für Krebs notwendige Zahl von Veränderungen erreicht ist.

Grundlage der Studie war ein evolutionstheoretisches Modell, das die Forscher entwickelt haben. Viele genetische Veränderungen sind für die mutierten Zellen nachteilig, so dass sie oft zugrunde gehen. Umgekehrt verleihen bestimmte genetische Veränderungen ihren Trägern einen Wettbewerbsvorteil gegenüber anderen Zellen. Dazu zählen etwa Mutationen die bewirken, dass sich die Zelle schneller teilt. „Aufgrund ihres unmittelbaren Vorteils können sich Zellen mit solchen Mutationen ausbreiten und im Gewebe anhäufen; allerdings entspricht dieser Vorteil der Zelle einem Nachteil für den Patienten, da er letztlich Krebs verursachen kann“, erklärt Martens die Situation.

Das Modell der Forscher basiert auf einem Gewebe wie der Darmwand. Darin finden sich viele Nischen mit voneinander isolierten Gruppen von Zellen, die unterschiedliche Mutationen in sich tragen können. Entstehen Mutationen eher selten, können sie sich ungehindert über das gesamte vorerkrankte Gewebe ausbreiten. Wenn aber weitere Mutationen auftreten, bevor sich die erste im Gewebe vollständig ausgebreitet hat, treffen die verschiedenartig mutierten Zellen aufeinander und stehen miteinander im Wettbewerb ums Überleben. In diesem Wettkampf gibt es viele Verlierer und nur wenige Gewinner, und nur bestimmte Mutationen können sich durchsetzen.

MEDICA.de; Quelle: Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation