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Sauerstoff als Treibstoff-Quelle für Entstehung von Hirntumoren

11.09.2020

Gehirntumor-Zellen verändern gezielt ihren Stoffwechsel, um die Sauerstoffzufuhr zu steigern, indem sie ihre "Zell-Kraftwerke" verschmelzen lassen. Diese neue Erkenntnis von Forschern am Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) bringe grundlegend neue Einblicke in die Krebsentstehung, hieß es in einer Aussendung des Instituts.

Das Labor von Jürgen Knoblich fand heraus, wie Stammzellen in der Krebsentstehung zu "unsterblichen" Tumorzellen werden, berichteten die Wissenschafter auch in der Fachzeitschrift "Cell". Dabei scheine der Energiestoffwechsel der Zelle eine besondere Rolle zu spielen. Diese Energie werde entweder aus Nährstoffen wie Zucker und Fett oder aus Sauerstoff in den Zell-Kraftwerken, den Mitochondrien, gewonnen.

Rolle des Stoffwechsels bei Tumorzellen untersucht

Untersucht wurde, welche Rolle der Energie-Zellstoffwechsel bei bestimmten Gehirn-Tumorzellen der Fruchtfliege Drosophila melanogaster mit Mutation in dem Gen Brat spielt. Die Forscher fanden heraus, dass diese Zellen im Vergleich zu normalen Nervenzellen einen wesentlich höheren Sauerstoffverbrauch aufweisen. Dies sei überraschend gewesen, da bisher angenommen wurde, dass Tumoren ihre Energie vorrangig aus Zucker durch Glykolyse beziehen, hieß es in der Aussendung.

"Wir konnten aber nachweisen, dass die Gehirntumore ihre Energie aus Sauerstoff beziehen müssen, damit sie 'unsterblich' werden und sich unentwegt weiterteilen können. Besonders interessant daran ist, dass in der Phase der Krebsentstehung die Mitochondrien miteinander fusionieren, um der Zelle noch mehr Treibstoff zu liefern", erläuterte Francois Bonnay, Postdoktorand am IMBA und Erstautor der Studie. Durch das Verschmelzen der Zellkraftwerke ergebe sich eine Steigerung der Energiezufuhr durch Sauerstoff. Indem die Wissenschafter die Sauerstoffzufuhr drosselten, wurde das Tumorwachstum gebremst.

"Diese Ergebnisse sind unerwartet und stellen bisherige Überlegungen über die Biologie dieser Tumore auf den Kopf", sagte Knoblich, wissenschaftlicher Direktor am IMBA. "Wir haben gute Hinweise darauf, dass sich Hirntumoren und einige andere Krebsformen beim Menschen genauso verhalten. Dies legt also einen völlig neuen Weg nahe, die gefährlichsten Zellen in solchen Tumoren ins Visier zu nehmen und die Achillesferse dieser Tumoren - ihren hohen Energiebedarf - für die Entwicklung neuer Krebstherapien zu nutzen."

Service: Fachartikel: https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.07.039

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