Wie Krebszellen oft die falschen Signale senden

Der menschliche Körper funktioniert zum großen Teil aufgrund der Milliarden chemischer Signale, die zwischen und innerhalb der Zellen gesendet werden. Gesunde Zellen tauschen Signale aus, um das Immunsystem zu regulieren, die Funktion von Muskeln und Organen zu unterstützen und eine endlose Liste biologischer Aufgaben zu erfüllen. Diese Signale bestimmen auch, wie Zellen wachsen und sich teilen und wann sie sich schließen, um Platz für neue, gesunde Zellen zu schaffen (Apoptose genannt) – kritische Prozesse, die alles bestimmen, von der Heilung des verletzten Knies über die Alterung der Haut bis hin zur Entwicklung des Gehirns und verarbeitet Schmerzen.

Diese ständige Kommunikation ist für die Gesundheit und Entwicklung des Körpers so entscheidend, dass Störungen, wenn die zellulären Signale ausfallen, eine Reihe von Zuständen oder Krankheiten wie Diabetes oder Krebs verursachen können. Tatsächlich sind Forscher zu dem Schluss gekommen, dass viele Krebsarten entstehen, wenn diese Signale unterbrochen, umgeleitet oder anderen, schädlicheren Zwecken zugeführt werden. Dieses hochmoderne Wissen ist zu einem wichtigen Forschungsschwerpunkt geworden, der zu einer neuen und aufstrebenden Linie von Krebsbehandlungen geführt hat.

Während Wissenschaftler mehr darüber erfahren, wie zelluläre Signale funktionieren und was passiert, wenn sie sich vermischen, entdecken sie, dass das Abfangen von Signalen von aufgebrochenen Krebszellen dem Körper helfen kann, Krankheiten zu bekämpfen. Einige Medikamente sind beispielsweise so konzipiert, dass sie die Signale blockieren, die Krebszellen senden, um dem Immunsystem zu entgehen. In anderen Fällen bleibt die Signalübertragung von Krebszellen ein Mysterium und ein starker Fokus zukünftiger Forschung. „Wir müssen noch viel über die Feinheiten der Zellsignalisierung, die Vermeidung von Apoptose und andere Mechanismen des Zellwachstums und der Zellregulation lernen“, sagt Dr. Pamela Creeley, MD, Direktorin der Abteilung für medizinische Onkologie der Cancer Treatment Centers of America . ^® (CTCA) und Leiter der Abteilung für medizinische Onkologie an unserem Philadelphia Hospital. „Gleichzeitig gab es wichtige Fortschritte in den Bereichen Biologie, Onkologie und Immunologie, die wissenschaftliche Erkenntnisse in Behandlungen umsetzen können.“

Empfangen Sie die Nachricht

Die Zelle empfängt Nachrichten durch Rezeptoren auf ihrer Oberfläche. Rezeptoren sind wie äquivalente zelluläre Antennen, die chemische Signale durch Proteinmoleküle oder Liganden von anderen Zellen empfangen. Wenn die Bindung den Rezeptor erreicht, löst sie eine Kettenreaktion aus, die es dem Signal ermöglicht, die Zelloberfläche zu durchdringen und die dicke Flüssigkeit im Inneren, das Zytoplasma, zu erreichen. In der Zelle angekommen, wird die Nachricht über den Signalweg von einem Enzym zum anderen weitergegeben, bis sie ihr Ziel erreicht: den Zellkern, in dem sich die DNA jeder Zelle befindet. Die Zelle führt dann die im Signal codierten Befehle aus.

An jedem Tag senden und empfangen die Zellen des Körpers Milliarden von Signalen. Bei einigen Krebszellen werden die Signale zur Wachstumsregulierung oder zur Einleitung der Apoptose kurzgeschlossen, was zu einem schnellen Zellwachstum führt, das zu Tumoren führen kann. Beispielsweise sendet der humane epidermale Wachstumsfaktor-Rezeptor 2 (HER2), der sich auf der Oberfläche normaler Zellen befindet, Signale aus, die den Zellen beim Wachstum helfen. Bei einigen Brustkrebspatientinnen produzieren die Zellen zu viele HER2-Rezeptoren, was zu einer Überladung von Signalen führt, die zu unkontrolliertem Wachstum führen kann.

Das Hauptsignal umgehen

Während sich gesunde Zellen weiter teilen und gedeihen, können Krebszellen diese Signalwege kontrollieren und sie auf schädliche Weise nutzen, um ihnen zum Beispiel zu helfen, zu wachsen und sich auszubreiten. Einer der ältesten und wichtigsten Signalwege des Körpers heißt Igel. Aktiver vor der Geburt und während der Kindheit vermittelt der Weg des Igels eine Vielzahl von Anweisungen, die dem Körper sagen, wie er unsere Organe, Haut und Knochen entwickeln und erhalten soll. Wenn wir ins Erwachsenenalter eintreten, wird der Igelweg fast geschlossen, es sei denn, Krebszellen aktivieren ihn wieder. Einmal aktiviert, kann der Signalweg, der dem Körper mit zunehmendem Alter zur Reifung verhalf, jetzt dazu verwendet werden, die Ausbreitung von Tumoren zu unterstützen. Wissenschaftler aus Kalifornien haben die Reaktivierung des Hedgehog-Signalwegs mit gastrointestinalen Stromatumoren in Verbindung gebracht, während Forscher aus North Carolina zu dem Schluss kommen, dass ein Signal, das den Signalweg reaktiviert, „

Wissenschaftler glauben, dass, wenn die zelluläre Kommunikation der Schlüssel zur Entwicklung einiger Tumore ist, sie auch dazu verwendet werden kann, das Verhalten umzukehren und in einigen Fällen Krebs abzutöten. Die Entwicklung von Medikamenten für einen bestimmten Rezeptor, Liganden oder Signalweg ist die Grundlage einiger zielgerichteter Therapien, die zur Behandlung verschiedener Krebsarten eingesetzt werden. Diese Medikamente sollen die zelluläre Kommunikation stören, indem sie:

• Zielen Sie auf den Liganden, damit er sich nicht mit der Zukunft verbinden kann. Bevacizumab (Avastin®), das zur Behandlung von nicht-kleinem Dickdarm-, Brust-, Nieren- und Lungenkrebs sowie einigen Hirntumoren verwendet wird, versucht beispielsweise, die Bindung eines bestimmten Proteins an einen Rezeptor zu blockieren, der Wachstumssignale auslöst, wodurch die Kommunikation, die Krebs wachsen und gedeihen lässt.
• Gehen Sie zum Empfänger. Trastuzumab (Herceptin®) zum Beispiel, eines der am häufigsten verschriebenen Medikamente bei HER2-positivem Brustkrebs, soll auf defekte HER2-Proteinrezeptoren abzielen und Wachstumssignale blockieren.
• Targeting des Signalweges innerhalb der Zelle. Wenn der Rezeptor aktiviert wird, setzt er ein Enzym namens Tyrosinkinase frei, das als Ein- und Ausschalter für viele zelluläre Signale fungiert. Tyrosinkinase-Hemmer wie Erlotinib (Tarceva®), das zur Behandlung einiger nicht-kleinzelliger Lungen- und Bauchspeicheldrüsenkrebse eingesetzt wird, sollen diese Abschaltung verhindern.

Die Hoffnung, so Dr. Crilly, ist, dass Krebsforscher bei der Entwicklung neuer Krebsbehandlungen helfen werden, neue Wege zu finden, um diese Verbindungen zu nutzen und mehr über die Feinheiten der Signalwege zu erfahren. „Die Erforschung der Details von Signalwegen könnte Wissenschaftlern Einblicke in neue medikamentöse Behandlungen geben, die einen erheblichen Einfluss haben könnten“, sagt er.

Auf der Suche nach besseren Behandlungs- und Präventionsstrategien lernen Wissenschaftler mehr darüber, wie Krebs wächst und überlebt, selbst in den härtesten Umgebungen. Dieser Blog ist Teil einer gelegentlichen Serie mit dem Titel How Does Cancer Do It? Entwickelt, um kürzlich entdeckte krebsbezogene Verhaltensweisen hervorzuheben, die zu unserem wachsenden Verständnis beitragen.