image: Cells isolated from a malignant pleural effusion are shown. Mutation of KRAS was identified in the tumor cell clone (bottom right). view more
Credit: Source: Helmholtz Zentrum München
Vor allem Lungenkrebspatienten leiden an malignem Pleuraerguss, bei dem sich Flüssigkeit zwischen Lungen- und Rippenfell ansammelt. Forscher am Helmholtz Zentrum München, Partner im Deutschen Zentrum für Lungenforschung (DZL), haben einen Mechanismus entdeckt, wie es dazu kommt. In Nature Communications zeigen sie zudem, dass verschiedene Wirkstoffe möglicherweise zur Behandlung geeignet sind.
Ein maligner Pleuraerguss (MPE) tritt häufig bei Patientinnen und Patienten mit metastasierendem Brust- beziehungsweise Lungenkrebs auf. Dabei handelt es sich um eine übermäßige Flüssigkeitsansammlung im Brustkorb zwischen Lungen- und Rippenfell, begleitet von bösartigen Zellen. Die Lunge ist von Flüssigkeit umgeben, was unter anderem zu Atemnot und Brustschmerzen (bis hin zum Tod) führen kann.
Bisher gibt es keine effektive Therapie dagegen, erklärt Prof. Dr. Georgios Stathopoulos, Arbeitsgruppenleiter am Institut für Lungenbiologie (ILBD) und Comprehensive Pneumology Center (CPC) am Helmholtz Zentrum München. Bei größeren Pleuraergüssen über einem Liter besteht die Behandlung meist darin, die Lunge durch eine Punktion zu entlasten.
Krebszellen lösen Mechanismus aus
Stathopoulos und sein Team arbeiten daran, die unklaren Ursachen für den Pleuraerguss zu verstehen, um künftig dagegen vorzugehen. In der aktuellen Studie untersuchten die Wissenschaftler Krebszellen mit einer bösartigen Mutation im KRAS-Gen, die sie aus Pleuraergüssen gewonnen hatten. KRAS ist bekannt dafür, eine entscheidende Rolle für das Wachstum verschiedener bösartiger Tumoren zu besitzen.
Wir konnten zeigen, dass diese Zellen einen Botenstoff ins Blut abgeben, der wiederum Immunzellen anlockt.* Diese wandern dann über die Milz in die Pleurahöhle ein und verursachen dort die Flüssigkeitsansammlung, erklärt Studienleiter Stathopoulos den Mechanismus. Zusätzlich fanden die Wissenschaftler die KRAS mutierten Krebszellen in MPE-Material von Lungenkrebspatienten sowie in Zelllinien, die davon abgeleitet worden waren.
Wirkstoffe gegen Pleuraerguss getestet
Um zu überprüfen, ob das neu gewonnene Wissen in der Praxis angewendet werden könnte, testeten die Forscher zwei Wirkstoffe, die den Mechanismus an zwei verschiedenen Stellen unterbrechen: Im Versuchsmodell konnten sie zeigen, dass sowohl der KRAS Inhibitor Deltarasin** als auch ein Antiköper gegen den von den Krebszellen ausgesandten Botenstoff dem Pleuraerguss entgegenwirkten.
Fast zwei Drittel aller MPEs sind die Folge einer Lungenkrebserkrankung. Angesichts der nach wie vor zahlreichen Raucher sind entsprechende Therapien dringend nötig, so Stathopoulos. Unsere Ergebnisse lassen vermuten, dass Medikamente gegen den von uns gefundenen Mechanismus eine Therapieoption werden könnten. Weitere Studien müssen das nun bestätigen.
Der Lungenkrebsexperte Stathopoulos kam 2015 an das Helmholtz Zentrum München. Er leitet zudem eine Arbeitsgruppe am Laboratory for Molecular Respiratory Cancerogenesis an der Universität von Patras in Griechenland. Die nun veröffentlichte Arbeit ist in Kooperation der beiden Arbeitsgruppen entstanden.
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Weitere Informationen
* Bei dem Botenstoff handelt es sich um CCL2 (CC-Chemokinligand 2), was oft im Zusammenhang mit Entzündungen ausgeschüttet wird.
** Deltarasin verhindert den Transport des Krebsproteins KRAS zur Zellmembran.
Hintergrund:
Bereits 2015 hatte ein Team um Stathopoulos herausgefunden, dass bei Lungenkrebs sich Mastzellen in der Pleurahöhle ansammeln und dort einen Pleuraerguss erzeugen. Erste Versuche mit dem Hemmstoff Imatinib zeigte im präklinischen Modell einen verminderten Pleuraerguss und weniger Mastzellen.
Die Koautoren Malamati Vreka und Mario Pepe sind Doktoranden in der CPC Research School und Teilnehmer am Doktoranden-Ausbildungsprogramms Helmholtz Graduate School Environmental Health, kurz HELENA.
Original-Publikation:
Αgalioti, T. et al. (2017): Mutant KRAS promotes malignant pleural effusion formation. Nature Communications, DOI: 10.1038/ncomms15205
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Journal
Nature Communications