Forscher klären den Ursprung einer seltenen Krankheit auf
Die Thymusdrüse ist lebenswichtig für die Abwehr von Infektionskrankheiten und auch gegen Krebs. In seltenen Fällen kann sich im diskreten Organ des Immunsystems ein Tumor entwickeln, über dessen Entstehung wenig bekannt ist. Forscher des Max-Planck-Instituts für Immunbiologie und Epigenetik in Freiburg haben nun das erste Tiermodell entwickelt, um den Ursprung von Thymuskrebs aufzuspüren. Die Ergebnisse zeigen, dass der Tumor aus Zellen entsteht, deren Reifung durch bestimmte genetische Veränderungen blockiert ist und damit das Immunsystem schwächt.
Die klare Unterscheidung zwischen Rinde und Mark des normalen Thymus (linke Bildhälfte) wird bei einer Mutation im GTF2I-Gen (rechte Bildhälfte) aufgelöst. Dies spiegelt sich in einer unregelmäßigen Gewebestruktur wider.
© MPI für Immunbiologie und Epigenetik/Boehm
Die klare Unterscheidung zwischen Rinde und Mark des normalen Thymus (linke Bildhälfte) wird bei einer Mutation im GTF2I-Gen (rechte Bildhälfte) aufgelöst. Dies spiegelt sich in einer unregelmäßigen Gewebestruktur wider.
© MPI für Immunbiologie und Epigenetik/Boehm
Die Thymusdrüse ist ein Organ in der Brust, das für das Immunsystem unerlässlich ist. Zum einen sogenannte Killerzellen, die virusinfizierte und entartete Zellen gezielt zerstören können, zum anderen Helferzellen, die den Antikörper produzierenden B-Zellen eine wichtige Hilfe bei der Bekämpfung von Fremdstoffen leisten Körper, reif darin. In den ersten Lebensjahren entfaltet die Thymusdrüse ihre größte Aktivität, da das körpereigene Immunsystem schnell und zuverlässig mit Abwehrzellen ausgestattet werden muss. Nach Erfüllung dieser lebenswichtigen Aufgabe verkleinert sich die Thymusdrüse, verschwindet aber auch im fortgeschrittenen Alter nicht vollständig.
In seltenen Fällen kommt es zu einer bösartigen Entartung des Thymusgewebes. Obwohl die meisten dieser Tumoren langsam wachsen, erfordern sie eine sofortige Behandlung, um das Leben der Patienten zu retten. Die chirurgische Entfernung steht derzeit im Mittelpunkt der Therapie, da die Entstehung und Eigenschaften von Thymustumoren nicht gut verstanden sind. Nur die Kenntnis darüber ermöglicht die Entwicklung zielgerichteter Therapien.
Die Wirkung eines mutierten Switch-Gens wurde identifiziert
Ein bewährtes und erfolgreiches Prinzip in der Krebsforschung ist der Einsatz von Tiermodellen, in denen die Besonderheiten verschiedener Krebsarten untersucht und neue Therapieformen getestet werden können. Diesen Weg sind Forscher um Thomas Böhm vom Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik in Freiburg gegangen. Ausgangspunkt war die Entdeckung einer bei Thymustumoren häufig vorkommenden genetischen Veränderung in einem Gen, das als Schalter für die Aktivierung zahlreicher anderer Gene fungiert. Bisher war jedoch unklar, wie diese diskrete Veränderung im Gen namens GTF2I zur Tumorentstehung führt. Um diese Frage zu beantworten, bedienten sich die Forscher eines Tricks. Sie veränderten die Erbinformation der Mäuse so, dass die betroffenen Tiere den mutierten Schalter in der Thymusdrüse einschalteten. Der Vergleich mit gesunden Mäusen ermöglichte es, Veränderungen im Thymus erkrankter Tiere genau zu verfolgen.
Es gibt zwei Arten von Zellen im Thymus. Ein erster Typ, Stroma genannt, bietet eine Nische für den zweiten Zelltyp, Immunzellen, um sich zu lokalisieren und zu reifen, bis sie die Thymusdrüse verlassen und die gewünschte Überwachungsfunktion im Körper ausüben können. Die in Tumoren gefundene genetische Veränderung des GTF2I-Gens betrifft Stromazellen, die sich lebenslang aus sogenannten Stammzellen regenerieren. Die Forschung zeigt, dass das mutierte GTF2I-Gen die Erneuerung von Stromazellen verhindert. Sie bleiben auf halbem Weg stehen und können daher ihre Funktion, die Bildung von Immunzellen zu unterstützen, nur unzureichend erfüllen. Dieser Effekt verstärkt sich mit zunehmendem Alter und kann die Häufung von Thymuskrebs in der zweiten Lebenshälfte erklären.
Dieser Befund ist in zweierlei Hinsicht bedeutsam. Die Forscher konnten einerseits einen bisher unbekannten Zwischenschritt im Prozess der Stromabildung im Thymus identifizieren und andererseits zeigen, dass dies eine besondere Anfälligkeit für bösartige Veränderungen kennzeichnet. Die Studien zeigen aber auch, wie gezielt Medikamente getestet werden können, ob sie diese Blockade überwinden und so die Stromabildung wieder normalisieren können. „Unsere Forschung zeigt einmal mehr, wie wichtig Tierversuche für Fortschritte im Verständnis menschlicher Tumorerkrankungen sein können. Dies gilt insbesondere für seltene Erkrankungen, denen oft zu wenig Aufmerksamkeit geschenkt wird“, sagt Thomas Böhm.
Die Forscher wollen ihr Tiermodell nun weiter verfeinern, um es besser an die Situation bei Patienten anpassen zu können. Insbesondere erhoffen sie sich, dass aus der detaillierten Kenntnis der graduellen Entwicklung von Tumoren ein stadienabhängiges Therapiekonzept entwickelt werden kann, das eine risikoadaptierte Behandlung betroffener Patienten ermöglicht.