Neue Erkenntnisse über spezialisierte Immunzellen könnten die Entwicklung präziserer Krebstherapien und zielgerichteter Wirkstoffe gegen Infektionen maßgeblich vorantreiben. Wissenschaftliche Teams der Stanford University und des Cancer Research UK Manchester Institute haben unabhängig voneinander bisher verborgene Zellfunktionen entschlüsselt. Während Forschende in Kalifornien auf Mikroben attackierende, sich selbst zerstörende Zellen stießen, wies das britische Team nach, dass aktivierte dendritische Zellen für den dauerhaften Einsatz von T-Zellen gegen Tumore unverzichtbar sind. Die Ergebnisse versprechen neue Ansätze für Patienten, bei denen bisherige Immuntherapien versagten.
- Stanford-Forschende entdeckten in Plattwürmern sogenannte Ruptoblasten, die sich innerhalb von Minuten selbst opfern und umliegende Erreger vernichten.
- Wissenschaftler aus Manchester wiesen nach, dass aktivierte dendritische Zellen essenziell sind, um T-Zellen im Tumorgewebe aufrechtzuerhalten.
- Beide Entdeckungen liefern wichtige Ansätze für die Entwicklung zielgerichteter Krebsimmuntherapien und neuer Behandlungsformen gegen Infektionen.
Wie explodierende Plattwurm-Zellen Krankheitserreger vernichten
Postdoktorandin Chew Chai untersuchte im Labor von Bioengineering-Professor Bo Wang an der Stanford University eine klassische Frage der Biologie: Können Plattwürmer eigenes Gewebe von fremdem Gewebe unterscheiden? Um dies zu testen, verband Chai Gewebeteile verschiedener Individuen miteinander. Die Verbundwesen stießen das fremde Gewebe ab – eine Reaktion, die der Abstoßung von Transplantaten beim Menschen ähnelt.
Dabei beobachteten die Forschenden eine ungewöhnlich heftige Entzündungsreaktion. Ursache war das Hormon Aktivin: Ein Anstieg des Hormonspiegels löste eine Kettenreaktion aus. Mithilfe von Durchflusszytometrie und Lebendzellmikroskopie isolierten die Wissenschaftler eine kleine Gruppe spezialisierter Drüsenzellen, die auf Aktivin reagierten.
Innerhalb von nur fünf Minuten platzten diese von den Forschenden „Ruptoblasten“ genannten Zellen auf, setzten toxische Substanzen frei und zerstörten damit gezielt umliegende Bakterien sowie Fremdzellen, bevor sie spurlos verschwanden.
Diesen raschen Prozess nannten die Autoren „Ruptose“. Im Experiment vernichteten die Ruptoblasten E.-coli-Bakterien, menschliche Nierenzellen und Mäuse-Blutzellen, ohne dass sich der Schaden auf weiter entferntes Gewebe ausbreitete. Die schnelle Freisetzung wird durch einen Calcium-Einstrom aus dem endoplasmatischen Retikulum angetrieben.
Dendritische Zellen sichern den langfristigen Erfolg von Immuntherapien
Parallel dazu untersuchten Forschende um Maria Koufaki und Santiago Zelenay am Cancer Research UK Manchester Institute die Steuerung der menschlichen Krebsabwehr. Mithilfe neu entwickelter Mausmodelle gelang es dem Team erstmals, aktivierte dendritische Zellen gezielt zu markieren oder im lebenden Organismus auszuschalten.
Dabei zeigte sich, dass diese Zellen nicht nur die Abwehrreaktion gegen Krebs schalten, sondern auch im Tumor selbst unentbehrlich sind. Fehlen aktivierte dendritische Zellen, können krebsspezifische T-Zellen weder effizient aktiviert werden noch ihre Funktion im Tumor aufrechterhalten.
Ohne die Unterstützung der aktivierten dendritischen Zellen büßten sowohl die natürliche Tumorkontrolle als auch moderne Immuntherapien ihre Wirkung ein.
Bedeutung für die medizinische Praxis und künftige Therapien
Krebsimmuntherapien gehören zu den bedeutendsten Durchbrüchen der modernen Medizin, da sie das körpereigene Immunsystem gezielt gegen Tumorzellen scharfschalten. Dennoch schlagen diese Behandlungen bei vielen Patienten bisher nicht an. Für die medizinische Praxis bedeuten die neuen Ergebnisse aus Manchester, dass eine gezielte Unterstützung dendritischer Zellen den Kreis derjenigen Patienten erweitern könnte, die erfolgreich therapiert werden.
Die Entdeckung der Ruptose wiederum zeigt, wie primitive Organismen seit Jahrmillionen hocheffektive Abwehrmechanismen nutzen. Da Wirbeltiere diese explosive Form der Zellzerstörung im Laufe der Evolution vermutlich verloren haben, könnten die Erkenntnisse der Stanford-Studie als Blaupause dienen: Sie eröffnen die Möglichkeit, Wirkstoffe zu entwickeln, die schädliche Tumore oder Infektionen punktgenau vernichten, ohne das umliegende gesunde Gewebe zu schädigen.
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