Prof. Klaus-Peter Janssen konnte in enger Kooperation mit weiteren Forscher*innen und Mediziner*innen eine spezifische Lipid-Signatur von Darmkrebszellen nachweisen – Nahezu wie ein „Fingerabdruck“ kann diese Signatur gesunde Zellen von Krebszellen unterscheiden und erlaubt Aussagen über den Krankheitsverlauf

Die Frage nach der „Energiequelle“ bösartiger Tumore ist nach wie vor eine zentrales Thema der Krebsforschung. Wäre diese bekannt, so könnte man den Tumor sprichwörtlich „aushungern“. Die Grundlagen hierfür haben jetzt Forscher*innen und Mediziner*innen der Technischen Universität München (TUM) am Universitätsklinikum rechts der Isar und am ZIEL – Institute for Food & Health – in Freising gelegt, in Zusammenarbeit mit Kolleg*innen der Universitäten in Regensburg, Dresden, Leiden (NL) und des Weill Cornell College in New York. Sie lieferten erstmals Belege dafür, dass sich der Fettstoffwechsel in gesunden Zellen der Darmschleimhaut und Darmkrebszellen „grundlegend unterscheidet“, wie Prof. Klaus-Peter Janssen, Biologe in der Chirurgischen Klinik und Poliklinik des Universitätsklinikums rechts der Isar sagt. „Daraus könnten sich neuartige Möglichkeiten der Krebstherapie ergeben, die direkt im veränderten Stoffwechsel des Tumors ansetzen.“ Die Ergebnisse ihrer Arbeit wurden im renommierten Fachjournal „Gastroenterology“ veröffentlicht („The colorectal cancer lipidome – identification of a robust tumor specific lipid species signature“).

Prof. Dr. Klaus-Peter Janssen,

Klinik und Poliklinik für Chirurgie

Foto: Klinikum rechts der Isar

 

Lichtmikroskopische Aufnahme eines gefärbten Gewebeschnitts   eines Darmtumors, Lipide (Triglyceride, Neutralfette) sind leuchtend rot gefärbt, die Zellkerne in Blau (Färbung mit Ölrot-O und Hämatoxylin).

Bildquelle: K-P. Janssen

 

Unterschiedliche Messergebnisse und Messmethoden bei der Bestimmung der Lipide führten bislang zu Inkonsistenz, ob überhaupt Lipide bei Darmkrebs verändert sind. Um Klarheit zu schaffen, entnahmen Chirurg*innen am Klinikum rechts der Isar Gewebeproben aus operativ entfernten Tumoren von insgesamt 144 Patient*innen mit Darmkrebs. Die Betroffenen hatten vor dem Eingriff ihre Zustimmung erteilt, dass die Proben für wissenschaftliche Zwecke genutzt werden dürfen. „Ohne die Unterstützung der Patient*innen wäre diese Arbeit nicht möglich gewesen“, unterstreicht Janssen. Die Gewebeproben wurden vor Ort umgehend aufbereitet und anschließend am ZIEL in Freising sowie an der Universitätsklinik Regensburg per Massenspektrometrie analysiert. Das ist ein biochemisches Verfahren, mit dem sich nach spezieller Vorbereitung Art und Masse bestimmter Moleküle in einem Gewebe quantitativ bestimmen lassen – in diesem Fall von rund 200 verschiedenen Lipiden.

Die Einteilung der Patient*innen in zwei Gruppen („Kohorten“) konnte zeigen, dass es sich um keine Zufallsbefunde, sondern um reproduzierbare Messergebnisse handelt, da entnommene Gewebeproben separat analysiert und anschließend miteinander verglichen wurden. Zudem wurden unabhängig davon Analysen von Gewebeproben einer weiteren Gruppe von 20 Darmkrebs-Patient*innen herangezogen, die völlig unabhängig aufbereitet und analysiert worden waren. Auf diese Weise konnten die Forscher*innen in allen drei Kohorten nachweisen, dass „Darmkrebszellen tatsächlich eine spezifische Lipid-Signatur haben“, sagt Janssen, dass sie also ein bestimmtes Muster  verschiedener Lipid-Moleküle aufweisen – „gewissermaßen ein Fingerabdruck, mit dem sich sehr zuverlässig Krebszellen von normalen Zellen unterscheiden lassen. Diese Signatur hat auch prognostische Bedeutung, erlaubt also Aussagen über den Krankheitsverlauf.“

Im Zusammenhang mit den Veränderungen der Lipide war auch die Aktivität bestimmter Gene, die den Bauplan für verschiedene Enzyme liefern, im Tumorgewebe stark verändert. Enzyme als funktionelle Eiweiße sind entscheidend für die Herstellung von Stoffwechselprodukten wie Lipiden. Exakt hier könnte man ansetzen, um Krebszellen die Energiezufuhr abzuschneiden und so ihr Wachstum zu bremsen – indem man Wirkstoffe findet, die gezielt einzelne dieser Enzyme aktivieren oder hemmen, um so den Krebs medikamentös „auszuhungern“, erklärt der Forscher Janssen.

Als entscheidender Faktor erwies sich die enge Kooperation von Forscher*innen und Mediziner*innen. Die umstrittene Frage nach Unterschieden in der Lipid-Signatur konnte dank der engen Zusammenarbeit und räumlichen Nähe von Forscher*innen und Mediziner*innen im Universitätsklinikum rechts der Isar sowie die Kooperation mit den Kolleg*innen der TUM in Weihenstephan, die es in dieser Form nur selten gibt, gelöst werden. Dabei war sie hier ganz besonders wichtig. Denn: „Lipide in Gewebeproben sind besonders sensible Moleküle, die sich zum Teil rasch biochemisch verändern und leicht zerfallen“, erklärt Janssen. Wird entnommenes Tumorgewebe daher nicht sofort nach der Entnahme schockgefroren, fachgerecht weiterverarbeitet und gelagert, ist ein Teil der besonders empfindlichen Lipide bereits zerstört und das Ergebnis der Analyse somit verfälscht. Genau das könnte möglicherweise ein Grund für die Inkonsistenz bisheriger Studien gewesen sein: Nicht überall ist so eine enge Zusammenarbeit gewährleistet. Dass eine Lagerung von Gewebeproben unter nicht optimalen Bedingungen und über längere Zeit das Lipid-Muster verändert, konnten Janssen und seine Kollegen in ihrer aktuellen Arbeit ebenfalls klar belegen. Sie konnten zeigen, dass manche Lipide in Gewebeproben stabil bleiben, somit gut als „Biomarker“ geeignet sind, andere dagegen rasch abgebaut werden, zum Teil bereits eine Stunde nach der Operation völlig verändert sind.

Unter dem Stichwort „Lipidomics“ ist ein neues Forschungsfeld entstanden. Bekanntlich unterscheidet sich der Stoffwechsel gesunder und kranker Zellen. Das heißt, die Art und Menge der darin entstehenden Moleküle wie Zucker, Eiweiße (Proteine) und Lipide, also fettartige Moleküle. Die Lipide sind wichtig für die Energiegewinnung und Speicherung einer Zelle, aber auch als zentrale Bestandteile von Zellmembranen oder als Signalmoleküle. „Die Gesamtheit aller Lipide einer Zelle bezeichnet man dabei als Lipidom“, erklärt Prof. Klaus-Peter Janssen. Von diesem Begriff leitet sich „Lipidomics“ ab – “ein ganz neues Feld der Forschung”. Darin geht es darum, das „Lipidom“ verschiedener Zellen miteinander zu vergleichen – und aus Unterschieden sowie Veränderungen Rückschlüsse zu ziehen: Wie unterscheidet sich also zum Beispiel das Lipid-Muster einer Darmkrebszelle im Vergleich zu einer gesunden Zelle der Darmschleimhaut? Gibt es womöglich Veränderungen, die typisch für Krebszellen sind – und lässt sich dieses Wissen nutzen, um gezielt neue Wirkstoffe zu entwickeln?

„Lipidomics“ ist ein Teilbereich der bekannteren „Metabolomics“. Dieser Fachbereich schließt alle Stoffwechselprodukte einer Zelle mit ein, das „Metabolom“ also. Der Fokus vieler Arbeitsgruppen lag bislang meist auf Zuckern, Nukleinsäuren (DNA, RNA) und Eiweißen, die sich leichter analysieren lassen. Lipide sind nicht nur sensitiver. „Sie waren auch mit den gängigen Methoden lange Zeit nur  sehr aufwendig messbar“, sagt Janssen. „Erst seit sich das geändert hat, sind sie ins Zentrum gerückt.“

Wir gratulieren sehr herzlich zu diesem wichtigen Fortschritt in der Krebsforschung.

 

Weiterführende Informationen:

 

Klinikum rechts der Isar/Klinik und Poliklinik für Chirurgie:

Das Klinikum rechts der Isar der Technischen Universität München widmet sich mit 1.161 Betten und rund 6.000 Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen der Krankenversorgung, der Forschung und der Lehre. Jährlich profitieren rund 65.000 Patientinnen und Patienten von der stationären und rund 265.000 Patientinnen und Patienten von der ambulanten Betreuung. Das Klinikum ist ein Haus der Supra-Maximalversorgung, das das gesamte Spektrum moderner Medizin abdeckt. Seit 2003 ist das Klinikum rechts der Isar eine Anstalt des öffentlichen Rechts des Freistaats Bayern.

 

„Wissen schafft Heilung“ – das ist der Leitsatz der Medizin an der TU München. Er steht für eine besonders enge Verbindung zwischen medizinischer Forschung und Versorgung der Patienten: Jede neue Erkenntnis der Ärzte und Wissenschaftler kommt hier den Patienten möglichst direkt zugute. Und die Anforderungen, die die Ärzte in ihrer täglichen Arbeit für die Patienten erfahren, wirken sich wiederum auf die Zielsetzung der Forschungsprojekte aus. So arbeiten die Ärzte und Wissenschaftler von Klinikum rechts der Isar und Fakultät für Medizin Hand in Hand daran, sowohl den Patienten von heute als auch denen von morgen bestmögliche Hilfe anbieten zu können. Mit dieser Philosophie ist die Medizin der TUM international erfolgreich: Das Klinikum rechts der Isar und die Fakultät für Medizin der TUM stehen gemeinsam für Medizin mit weltweitem Renommee – in Patienten-versorgung, Forschung und Lehre.

 

Die Klinik und Poliklinik für Chirurgie beinhaltet die Allgemein-, Viszeral-, Thorax- und Transplantationschirurgie. Unter der Leitung von Prof. Dr. Helmut Friess betreut unser Team aus rund zehn spezialisierten Oberärzten und 30 Fach- und Assistenzärzten sowie einer hochmotivierten Pflege unsere Patientinnen und Patienten umfassend und individuell. Unsere Klinik ist ein von der Deutschen Krebsgesellschaft zertifiziertes Darmkrebs- und Pankreaskarzinomzentrum. Wir sind Teil des zertifizierten Onkologischen Zentrums des Klinikums rechts der Isar. Darüber hinaus sind wir ein von der Deutschen Gesellschaft für Allgemein- und Viszeralchirurgie ausgezeichnetes Exzellenzzentrum für die operative Behandlung von Speiseröhre und Magen, ebenso sind wir als Exzellenzzentrum für Erkrankungen der Bauchspeicheldrüse benannt. Durch Spitzenforschung sowie durch die Stiftung Chirurgie TU München und damit verbundene Sonderfinanzierungen bewahrt sich unsere chirurgische Klinik einen technologischen Vorsprung gegenüber anderen Kliniken.

 

Stiftung Chirurgie TU München:

Die Stiftung Chirurgie TU München ist eine Stiftung des bürgerlichen Rechts, anerkannt durch die Regierung von Oberbayern (Az. Regierung von Oberbayern: 12.1-1222.1M/C-11). Ziel der Stiftung ist die finanzielle Unterstützung der Klinik und Poliklinik für Chirurgie am Klinikum rechts der Isar der Technischen Universität München. Die Stiftung ermöglicht über Spenden von Privatpersonen, Patientinnen und Patienten, die Weiterentwicklung der Klinik und Poliklinik für Chirurgie und ihrer Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in vielfältiger Art und Weise zu fördern. Sie setzt sich beispielsweise ein für Forschung und medizinischen Fortschritt, gut aus- und weitergebildetes Personal sowie bauliche Erneuerungen. Jede Spende ist willkommen. Sie erhalten eine steuerlich absetzbare Spenden-bescheinigung.

 

Für Rückfragen steht zur Verfügung:
Klinikum rechts der Isar der Technischen Universität München – Klinik und Poliklinik für Chirurgie, Direktion Chirurgie, Univ.-Prof. Dr. med. Helmut Friess
Tel.: +49 89 4140- 2121, E-Mail: helmut.friess@tum.de

 

 

Univ.-Prof. Dr. med. Helmut Friess, Klinik und Poliklinik für Chirurgie am Klinikum rechts der Isar der Technischen Universität München