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Report Metastasierung
wird u.a. kontrolliert durch aberrante Aktivität
bestimmter Transkriptionsfaktoren wie TWIST1,
SNAI1 und SNAI2. Ebenso favorisieren Modulatoren
von Wachstumsfaktorrezeptor-Signalen
wie Metadherin eine EMT. Auf transkriptioneller
Ebene wird eine Suppression der beiden miR-126
und miR-335, zwei nicht kodierende RNAs, mit
EMT und der Initiation von metastatischem
Wachstum in Verbindung gebracht. Für eine
derartige zellbiologische Veränderung wie der
EMT, aber auch für eine Adaptation an metastatische
Bedingungen müssen die Tumorzellen
entsprechend flexible Differenzierungsfähigkeiten
entwickeln – also Eigenschaften, die üblicherweise
Vorläufer- oder Stammzellen besitzen.
Obwohl es Hinweise auf Zellpopulationen mit
stammzellähnlichen Eigenschaften in Brustkrebsgewebe
und -primärkulturen gibt 2 und
auch eine Retrodifferenzierung reifer Brustepithelzellen
zurück in Vorläuferstadien denkbar
ist 4 , fehlen bislang ausreichend experimentelle
Nachweise auf Einzelzellebene, um eine Beteiligung
von Tumorstammzellen an einer EMT
oder Metastasierung durch Differenzierung
zu belegen. EMT kann in Langzeitkulturen von
Brustkrebsbiopsien beobachtet werden und
zeigt eindrucksvoll, wie sich die Morphologie
und parallel dazu natürlich die Funktionalität der
Tumorzellen durch die Expression völlig neuer
Zellmarker verändert (Abb. 1).
Von Primärzellen zu Metastasen
Für eine erfolgreiche Metastasierung müssen
die DTCs nach Verlassen des Primärtumorverbandes
zunächst in der Zirkulation überleben,
um dann an einem Zielorgan anzudocken.
Bei disseminierten Brustkrebszellen ist diese
sogenannte Latenzperiode sehr lang. Das
heißt, dass die DTCs ihr Zielorgan erst finden
müssen, um sich zunächst langsam an die neue
Mikroumgebung des Zielorgans adaptieren zu
können. Nachdem die DTCs ihren Stoffwechsel
angepasst und sich dort eine neue lebensfähige
Umgebung geschaffen haben, kann die
Abb. 1: Lichtmikroskopische Vergrößerung einer epithelial-mesenchymalen Transition (EMT)
von Primärkulturen während der Langzeitkultur nach 241 Tagen aus einer Gewebsbiopsie
eines ductalen Mammakarzinoms. Auf der linken Seite des Tumorgewebes wachsen
epitheliale Tumorzellen aus, mit der Morphologie von tumorigenen HBCEC (morphologisch
lassen sich HBCEC und HMEC nicht differenzieren). Im Gegensatz dazu wachsen
nach 241 Tagen bei diesem Tumor plötzlich auf der entgegengesetzten Seite des Tumorgewebes
langgezogene stromaähnliche Zellen aus, was tumorspezifisch auftritt, da dieses
Phänomen bei Brusttumoren anderer Patienten zu anderen Zeitpunkten auftreten
kann. Charakterisierungsexperimente haben ergeben, dass die HBCEC auf der linken
Seite zu 99% Cytokeratine exprimieren sowie den Oberflächenrezeptor CD44, wogegen
diese Population CD90-negativ ist. Im Gegensatz dazu zeigen die auf der rechten Seite
aus dem Tumorgewebe jetzt auswachsenden stromaähnlichen Zellen keine Expression
von Cytokeratinen mehr, und die Expression von CD44 ist reduziert. Dafür exprimiert
diese Population signifikant den Marker CD90. Diese Ergebnisse deuten daraufhin, dass
während der Langzeitkultur des Brusttumorgewebes innerhalb einer Subkultur ein Teil
des Gewebes funktionell verändert wird, wobei die vorher auswachsenden epithelialen
Zellen jetzt mit einer mesenchymal-stromaartigen Morphologie und Funktionalität
auswachsen. In der nachfolgenden Weiterkultur dieses Tumorgewebestückes setzte sich
diese EMT fort und zeigte dann innerhalb kürzester Zeit (2 bis 3 Subkulturen) wenig bis
keine HBCEC mehr und nur noch das Auswachsen der stromaähnlichen Zellpopulation.
Proliferationsmaschinerie der organassoziierten
Tumorzellen aktiviert werden, und es kommt zur
Koloniebildung und zur Bildung von Mikrometastasen.
Aufgrund ihres invasiven Wachstums
infiltrieren diese Tumorzellkolonien dann das
Wirtsorgan und bilden entsprechende Metastasen
aus. Durch diese mehrstufigen Veränderungen
der ursprünglichen Primärtumorzellen
während der Adaptation ihres Stoffwechsels
an die Mikroumgebung des zu infiltrierenden
Organs verändern sich natürlich auch ihre zellbiologischen
Eigenschaften, wodurch sich auch
Modifikationen in der Sensitivität gegenüber
Therapieansätzen im Gegensatz zum Primärtumor
ergeben. Dies bedeutet, dass einerseits mit
einer Chemo-, Hormon- oder Antikörpertherapie
erfolgreich ein Primärtumor behandelt werden
kann, diese Strategie bei Tumormetastasen aber
vollkommen versagen kann, weil diese Zellen
im Rahmen ihrer zellbiologischen Adaptation
nicht mehr entsprechende Rezeptoren exprimieren
oder sogar entsprechende Resistenzen
entwickelt haben. Ein denkbarer Lösungsansatz
solcher schwer oder mit derzeitigen
Standardmethoden nicht mehr therapierbarer
Metastasen wäre auch hier die Entwicklung
eines individuellen Therapieschemas durch die
Charakterisierung von metastatischen Primärkulturen
und der Identifizierung potentieller
metastatischer Biomarker.
Bildung von DCTs
Für die Metastasierung von Brustkrebszellen
sind einige wichtige Faktoren und molekulare
Prozesse identifiziert worden, die die Voraussetzungen
zur möglichen Bildung von DTCs
schaffen. Hierzu gehören u.a. die verstärkte
Expression von Matrixmetalloproteinasen
(bspw. MMP-1 und MMP-2), die durch erhöhte
Enzymaktivität zu einem vermehrten Abbau
der Extrazellularmatrix beitragen, um dadurch
einzelnen Tumorzellen mehr Mobilität zu
verleihen, sich aus dem Tumorzellverband zu
lösen 5 . Weitere identifizierte Faktoren in metastatischen
Brustkrebszellen sind die verstärkte
Expression von Prostaglandin G/H-Synthase-2
(COX2) sowie Epiregulin, einer der Liganden
von epidermalen Wachstumsfaktorrezeptoren
(EGF-Rs), zur Verstärkung des Zellwachstums
metastasierender Tumorzellen 5 . Hierzu tragen
auch TGFb-induzierte angiopoetische Faktoren
bei. Gerade TGFß vermittelte Metastasierung
in Knochengewebe konnte vor kurzem über
multimodale mikro-PET (positron emission
tomography) in einer Zeitkinetik mit Hilfe von
zwei markierten Brustkrebszelllinien mit unterschiedlichen
metastatischen Kapazitäten
dargestellt werden 7 . Ein weiterer Faktor, der in
metastasierenden und auch rezidivierenden
Brustkrebszellen identifiziert wurde, ist das
Enzym Lysyloxidase (LOX), was auch durch
eine hypoxische Umgebung aktiviert wird.
Bemerkenswert an diesen Faktoren ist, dass
die meisten von ihnen auch eine wichtige Rolle
16 | 10. Jahrgang | Nr. 5/2009 LABORWElT