Die Entdeckung von Gehirnkrebszellenschwäche kann die Behandlung verbessern

Biologen haben eine Schwäche in einer Gruppe von Gehirnkrebszellen entdeckt, die zu einer neuen Behandlung des Glioblastoms führen könnten, der tödlichsten Form der Krankheit.
Die Forscher fanden heraus, dass eine Untergruppe von Hirntumorzellen ein Enzym überexprimiert, das ein neues Angriffsziel für Medikamente sein könnte.

Im Tagebuch schreiben NaturDas Team, darunter Mitglieder des Massachusetts Institute of Technology (MIT) und des Whitehead Institute for Biomedical Research in Cambridge, MA, beschreiben, wie sie eine Untergruppe von Glioblastom-Tumorzellen gefunden haben, die ein Enzym überexprimieren, das eine Aminosäure aufspaltet.

Ohne das Enzym - genannt GLDC - sterben die Hirntumorzellen durch den Aufbau von toxischen Nebenprodukten des Stoffwechsels.

Leitender Autor Dr. Dohoon Kim sagt, dass das Blockieren von GLDC in Glioblastomzellen einen neuen Weg zur Behandlung des Krebses bieten könnte.

Dr. Kim ist Postdoc-Forscher im Labor des Seniorautors David M. Sabatini, Mitglied des Whitehead Institute und Professor für Biologie am MIT.

Das Team stieß auf GLDC, als es um Krankheiten ging, die als angeborene Stoffwechselstörungen bekannt sind. Diese Krankheiten - von denen viele das Gehirn betreffen - entstehen, wenn Zellen bestimmte Enzyme fehlen, die für eine gesunde Funktion wichtig sind.

GLDC ist in einer Untergruppe von Glioblastomzellen, die zu viel SHMT2 exprimieren, überaktiv

Ein Beispiel für eine Erkrankung, die durch einen angeborenen Stoffwechselfehler verursacht wird, ist Phenylketonurie. Dieser seltene genetische Zustand ist, wo der Körper die Aminosäure Phenylalanin, die sich im Blut und im Gehirn aufbaut, nicht abbauen kann. Patienten mit der Störung müssen eine spezielle proteinarme Diät einhalten und vermeiden, Phenylalanin zu essen, um geistige Behinderung und Anfälle zu verhindern.

Zellen benötigen auch GLDC, um die Aminosäure Glycin abzubauen. Der Verlust von GLDC führt zu einer Störung, die als nicht-ketotische Hyperglycinämie bezeichnet wird, die Glycinaufbau im Gehirn verursacht und zu schwerer geistiger Behinderung führen kann.

GLDC ist oft in einer Untergruppe von Glioblastomzellen überaktiv. Das Team fand heraus, dass dies nur in Glioblastomzellen passiert, die auch ein Gen namens SHMT2 überexprimieren, das die Aminosäure Serin in Glycin umwandelt.

Das Team fand heraus, dass die Hirntumorzellen so abhängig von GLDC sind, dass sie sterben, wenn sie sie verlieren.

Bei der weiteren Untersuchung fanden die Forscher heraus, dass SHMT2 am stärksten in Glioblastomzellen in Bereichen exprimiert wird, die sehr wenig Sauerstoff und Nährstoffe enthalten - Bereiche, die als "ischämische Regionen" bekannt sind.

Ischämische Regionen treten oft im Zentrum von Tumoren auf, wo die Blutversorgung schlecht ist. Die Forscher fanden heraus, dass SHMT2 Zellen dabei hilft, in dieser sauerstoffarmen Umgebung zu überleben, weil es auf PKM2 wirkt, ein Enzym, das dabei hilft, Glukose abzubauen, und auch an der Bildung neuer Krebszellen beteiligt ist. Dr. Kim erklärt:

"Zellen, die eine hohe SHMT2-Aktivität aufweisen, haben eine geringe PKM2-Aktivität und folglich niedrige Sauerstoffverbrauchsraten, was sie besser geeignet macht, in der ischämischen Tumor-Mikroumgebung zu überleben."

Die hohe Aktivität von SHMT2 in dieser sauerstoffarmen Umgebung führt zu viel Glycin, das die Zellen mit GLDC abbauen müssen.

Ohne GLDC brechen die Krebszellen Glycin so ab, dass sie schließlich abgetötet werden

Die Forscher fanden heraus, dass die Zellen ohne GLDC versuchen, Glycin über einen anderen Weg abzubauen, wodurch giftige Produkte entstehen, die sich aufbauen und töten.

Die Forscher schlagen vor, dass eine Verbindung, die GLDC in diesen Zellen blockiert, zu einer möglichen neuen Behandlung für Glioblastom führen könnte. Sie suchen jetzt nach einer solchen Verbindung.

Die American Brain Tumor Association, die National Institutes of Health und das Koch-Institut finanzierten die Forschung.

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