Wenn sich Brustkrebs ausbreitet, befällt er häufig die Wirbelsäule. Jetzt haben Wissenschaftler möglicherweise endlich herausgefunden, warum.
Eine neu entdeckte Art von Stammzellen treibt Krebszellen zu den Knochen der Wirbel, berichten der Pathologe Matthew Greenblatt von Weill Cornell Medicine in New York City und seine Kollegen am 13. September Natur. Der Fund hilft, ein seit langem bestehendes Rätsel der Metastasierung zu erklären: Warum manche Krebsarten sich von ihrem Ursprungsort lösen, durch den Blutkreislauf wandern und sich im Rückgrat festsetzen.
„Dies ist ein großer Fortschritt in unserem Verständnis der Knochenmetastasierung“, sagt Xiang Zhang, Krebsbiologe am Baylor College of Medicine in Houston, der nicht an der neuen Studie beteiligt war.
Bei Menschen mit metastasiertem Brustkrebs kommt es bei etwa 70 Prozent zu Knochenkrebs. Und von den Knochen des Skeletts suchen sich Krebszellen bevorzugt Wirbel auf. Für diese Patienten „sind Wirbelsäulenmetastasen eine der häufigsten Komplikationen“, sagt Greenblatt, „und eine der am meisten gefürchteten.“ Tumore, die in der Wirbelsäule Wurzeln schlagen, können das Rückenmark zerquetschen, in dem sich Nervenbündel befinden, die für Körpergefühl und Bewegung wichtig sind. Solche Schäden können die Fähigkeit des Menschen beeinträchtigen, zu gehen und seine Blase und seinen Darm zu kontrollieren, und seine Lebensspanne verkürzen.
Ärzte wissen seit Jahrzehnten, dass manche Krebsarten bevorzugt die Wirbelsäule befallen, sagt Greenblatt, aber niemand hat eine gute Erklärung dafür, warum. Eine 1940 vorgeschlagene Idee, dass Aktionen wie Husten das Blut aus der Bahn werfen und irgendwie Krebszellen in die Wirbel befördern, ist bis heute gültig. Das hat Greenblatt als Medizinstudent gelernt. Doch für ihn und sein Team „hat das für uns wissenschaftlich keinen Sinn ergeben.“
Was letztendlich Sinn machte, waren Stammzellen. Die Forscher hatten die Vermutung, dass sich die Stammzellen in den Wirbelknochen von denen an anderen Stellen des Skeletts, etwa in den langen Knochen der Arme und Beine, unterschieden. Im Labor haben sie genau das gefunden. Greenblatts Team entnahm eine Population von Stammzellen aus den Wirbeln von Mäusen, die sich deutlich von denen unterscheiden, die aus Röhrenknochen gewonnen wurden. Diese neuen Stammzellen schalteten einen separaten Satz von Genen ein und verhielten sich in Experimenten anders, fanden die Forscher heraus.
Bisher wussten Wissenschaftler nicht, dass diese beiden Knochentypen unterschiedliche Populationen von Stammzellen enthalten. „Wir gingen davon aus, dass sie gleich waren“, sagt Geert Carmeliet, ein Zell- und Molekularendokrinologe an der KU Leuven in Belgien, der nicht an der Arbeit beteiligt war, aber einen begleitenden Kommentar verfasste. Die Entdeckung des Teams ließ vermuten, dass Stammzellen der Wirbelsäule eine Rolle bei Erkrankungen der Wirbelsäule spielen könnten.
In einem Schlüsselexperiment transplantierte Greenblatts Team spinale Stammzellen in ein Hinterbein von Mäusen und lange Knochenstammzellen in das andere. Jedes Transplantat bildete Miniaturknochen oder Organoide im Körper der Tiere – zum Beispiel einen winzigen Wirbel auf der rechten Seite und ein Stück Röhrenknochen auf der linken Seite. Dann injizierten die Forscher den Mäusen Brustkrebszellen und beobachteten, wo sie landeten.
Die Zellen wanderten fast doppelt so oft zum Miniwirbel wie zum kleinen Röhrenknochen, als wären sie von einem krebserregenden Rattenfänger angelockt worden. Es ist eine elegante Möglichkeit zu zeigen, dass „Tumorzellen bevorzugt in die … gelangen.“ [vertebra] Organoid und nicht zum Organoid des Röhrenknochens“, sagt Carmeliet.
Die neu identifizierten Stammzellen der Wirbelsäule, die sowohl bei Mäusen als auch beim Menschen vorkommen, sezernieren ein Protein namens MFGE8, das als Tumorlockstoff wirkt, wie das Team herausfand, und Krebszellen in das Wirbelsäulengewebe lockt. Das Protein sei möglicherweise nicht der einzige beteiligte Faktor, sagt Greenblatt, „aber es ist ein wichtiger Faktor, wenn es darum geht, Tumorzellen zur Wirbelsäule zu treiben.“
Es ist möglich, dass die Blockierung von MFGE8 Wirbelsäulenmetastasen verhindern oder behandeln könnte. „Ich denke, es ist auf jeden Fall eine weitere Untersuchung wert“, sagt Zhang. Aber er merkt an, dass es noch zu früh sei, um zu wissen, welche therapeutischen Auswirkungen dies haben könnte.
Greenblatts Team erforscht nun, ob die neuen Stammzellen andere Arten von Tumorzellen in die Wirbelsäule rekrutieren können. Wenn sich beispielsweise Prostatakrebs ausbreitet, wandert er tendenziell auch zu den Wirbeln und nicht zu anderen Knochenarten. Er und seine Kollegen sind auch neugierig, ob unsere Knochen möglicherweise noch etwas anderes verbergen. „Wir beginnen darüber nachzudenken, welche weiteren Stammzellen im Skelett noch zu entdecken sind.“