Freiburg – Krebszellen, die zu Knochen wandern, erwerben eine besondere Eigenschaft: Sie beginnen, das Protein Cathepsin K herzustellen. Warum dies für die wandernden Zellen wichtig ist, haben Wissenschaftler der Albert-Ludwigs-Universität und des Freiburger Zentrums für Biological Signalling Studies (BIOSS) nun aufgeklärt.

Der Polymerchemiker Prasad Shastri und der pharmazeutische Wissenschaftler Jon Christensen haben herausgefunden: Cathepsin K aktiviert ein weiteres Protein, das den Krebszellen hilft, ihre Mikroumgebung so zu verändern, dass sie sich zu Tumoren entwickeln können.

Cathepsin K steigert Überlebensfähigkeit der Krebszellen

Wenn ein Tumor Metastasen bildet, verringert sich die Überlebensrate der Patientinnen und Patienten deutlich. Krebszellen lösen sich vom primären Tumor, wandern durch den Körper und setzen sich in entfernten Organen wie Lungen oder Knochen ab. Daraufhin beginnen sie, Cathepsin K herzustellen. Dieses Protein findet sich vor allem in Knochen und wird von so genannten Osteoklasten abgegeben.

Osteoklasten saugen Knochengewebe auf, um den Knochen zu warten, zu reparieren sowie auszubessern. Bislang konnten Wissenschaftler jedoch nicht klären, warum Krebszellen Cathepsin K produzieren. Shastri und Christensen fanden bei Experimenten in Zellkulturen heraus: Wenn wandernde Krebszellen Cathepsin K produzieren, steigert dies ihre Überlebensfähigkeit in der Umgebung des Knochens.

Nährstoffe für die Tumorzellen

Cathepsin K aktiviert Matrix-Metalloprotease 9 (MMP-9), ein Enzym, das die Tumorentwicklung maßgeblich steuert. MMP-9 kann die Knochengrundsubstanz verdauen und ermöglicht es somit den Krebszellen, sich einzunisten. Zudem aktiviert MMP-9 Proteine. Diese fördern die Bildung von neuen Blutgefäßen – was nötig ist, damit die Tumorzellen Nährstoffe erhalten.

Somit haben Krebszellen viele Werkzeuge, um ihre Mikroumgebung zu verändern, sobald sie im Knochen ankommen. "In weiteren Studien muss sich zeigen, wie Cathepsin K und MMP-9 im Organismus wechselwirken und wie dies die Aggressivität von Tumoren sowie die Metastasenbildung fördert", sagt Shastri. (red, 18.8.2015)