Ein Fehler genügt: Veränderte Stammzellen bilden Tumoren
Fehler im Erbgut von Stammzellen können in vielen Fällen zu Krebs führen. Das gilt insbesondere dann, wenn die Mutationen verhindern, dass sich die Stammzellen zu reifen Zellen entwickeln. Wie das im Detail funktioniert, haben Wissenschaftler um Bruce Edgar von der DKFZ-ZMBH-Allianz* nun an der Fliege Drosophila untersucht. Ihre Ergebnisse haben sie in der Zeitschrift "Nature Cell Biology" veröffentlicht.
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Die Wissenschaftler um Bruce Edgar analysierten Tumoren, die aus Darm-Stammzellen hervorgegangen waren. In ihnen war der so genannte Notch-Signalweg gestört und daher konnten sie nicht zu reifen Darmzellen heranreifen.
Edgar und seine Kollegen fanden heraus, dass sich die fehlerhaften Darmstammzellen nur dann zu Tumoren weiter entwickelten, wenn das Darmepithel einem Stressfaktor wie etwa einer Infektion ausgesetzt war. Der Stress löste zunächst vermehrte Zellteilungen in den veränderten Stammzellen aus. Sobald die Tumoren eine kritische Masse erreicht hatten, verdrängten sie die umgebenden gesunden Darmwandzellen, die sich daraufhin aus dem Zellverband lösten und schließlich durch Apoptose zugrunde gingen. Dieser Verlust des Zusammenhalts im Darmepithel führte wiederum dazu, dass die darunterliegenden Darmzellen Stresssignale abgaben, die das Tumorwachstum weiter antrieben. Im Normalbetrieb sorgen diese Stresssignale für die tägliche Regeneration der Darmschleimhaut. Sie regen innerhalb der so genannten Stammzellnische die Zellteilung der Darmstammzellen an, um für den notwendigen Nachschub an Darmepithel zu sorgen.
Bei den Fliegen entstanden so aus den veränderten Darmstammzellen große Darmtumoren, ohne dass weitere Mutationen im Erbgut auftraten. Das war eine große Überraschung für die Forscher, denn bisher galt es als sicher, dass mehrere genetische Veränderungen innerhalb einer Zelle auftreten müssen, bevor Krebs entsteht. "Wenn die Stresssignale aus der Stammzellnische auf Darmstammzellen treffen, die sich nicht zu reifen Darmzellen entwickeln können, scheint das der erste Schritt zur Krebsentstehung zu sein", sagt Bruce Edgar.
*Deutsches Krebsforschungszentrum und Zentrum für molekulare Biologie der Universität Heidelberg
Parthive H. Patel, Devanjali Dutta and Bruce A. Edgar: Niche appropriation by Drosophila intestinal stem cell tumours. Nature Cell Biology 2015, DOI: 10.1038/ncb3214
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