Die Erforschung von Krebsstammzellen

Dietmar Hopp (rechts) lässt sich von HI-STEM-Wissenschaftlerinnen die neuesten Ergebnisse zeigen. Außerdem dabei: Der DKFZ-Vorstandsvorsitzende Michael Baumann (links) sowie HI-STEM-Direktor Andreas Trumpp (Mitte). Foto: Jutta Jung/DKFZDas HI-STEM-Team mit Dietmar Hopp und DKFZ-Vorstand. Foto: Jutta Jung/DKFZ
Ort:Heidelberg
Zielsetzung:Erforschung der Rolle von Stammzellen bei Krebs
Projektpartner:HI-STEM gGmbH und Deutsches Krebsforschungszentrum Heidelberg (DKFZ)
Laufzeit:2009–2023
Förderhöhe:22.500.000 €

Stammzellen sind die Grundlage für die Entwicklung, Wachstum und Erhaltung aller Gewebe unseres Körpers. Eine wichtige Aufgabe der gewebsspezifischen sogenannten „adulten“ Stammzellen ist die Gewebserneuerung und Reparatur, etwa nach Verletzungen. Viele dieser Stammzellen bleiben daher, solange sie nicht unbedingt gebraucht werden, bis zu ihrer Aktivierung in einem ruhenden Zustand, der sogenannten „dormancy“. In diesem Zustand teilen sie sich nicht aktiv und schützen sich so vor altersbedingten Prozessen wie etwa Veränderungen des Erbguts durch Mutationen.

Auf dem Gebiet der Krebsforschung gilt es mittlerweile als gesichert, dass für Entstehung, Wachstum und Erhalt von Tumorgewebe, ebenfalls Stammzellen, die sogenannten Krebsstammzellen verantwortlich sind. Als treibende Kraft für das Tumorwachstum sind diese Zellen ein wichtiges Ziel bei der Bekämpfung von Krebs. Insbesondere die oben benannte Fähigkeit dieser Zellen analog zu adulten Stammzellen im Ruhezustand verharren zu können, verhindert häufig die zuverlässige Wirkung von Krebstherapeutika. Oft werden Krebsstammzellen daher auch für das Wiederkehren der Krebserkrankung nach ursprünglich erfolgreicher Therapie (Rezidiv) verantwortlich gemacht.

Die gleichzeitige Erforschung gesunder adulter Stammzellen sowie bösartiger Krebsstammzellen steht daher am Heidelberg Institute for Stem Cell Technology and Experimental Medicine (HI-STEM) gGmbH, das 2008 gemeinsam durch die Dietmar Hopp Stiftung und das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) gegründet wurde, im Mittelpunkt. Hi-Stem wird durch das DKFZ und die Hopp Stiftung gefördert. Thematisch stehen Leukämien, Bauchspeicheldrüsenkrebs, Brustkrebs, Eierstockkrebs und Nierenkrebs im Vordergrund. Ziel von HI-STEM ist es, auf der Grundlage von exzellenter, innovativer Stammzellforschung neuartige Diagnostika und Therapien zu entwickeln.

In den ersten beiden Förderperioden der vergangenen 10 Jahre konnte unter der Leitung von Professor Andreas Trumpp ein mittlerweile über 50-köpfiges, internationales Team an herausragenden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern rekrutiert werden, die in derzeit sechs Arbeitsgruppen mit unterschiedlichen Schwerpunkten organisiert sind. In kurzer Zeit konnten sich die Arbeitsgruppen international in der Spitzenforschung etablieren und ihre Ergebnisse in >100 Publikationen in Fachjournalen veröffentlichen, darunter auch etliche Publikationen in international Fachjournalen wie Nature, Cell oder Science.

„Die Forschungsergebnisse, die Andreas Trumpp und seine Kollegen erzielt haben, bestätigen die Bedeutung von Stammzellen bei zahlreichen Krebsarten. Sie zeigen vielfältige neuartige Möglichkeiten auf, wie Krebs in Zukunft behandelt werden kann“, sagt der Stifter Dietmar Hopp. „Die kommende dritte Förderperiode soll den Wissenschaftlern die Gelegenheit geben, die Arbeit fortzuführen mit dem Ziel, die neuen Erkenntnisse in innovative medizinische Konzepte weiterzuentwickeln.

Auf Basis der erfolgreichen zehnjährigen Forschung bewilligte Dietmar Hopp die Weiterförderung von HI-STEM für fünf weitere Jahre mit einer jährlichen Spende von 1,5 Millionen Euro. In der kommenden Förderperiode sollen, neben der Fortführung intensiver biomedizinischer Grundlagenforschung, Innovation und fokussierter Translation, d.h. die Entwicklung neuer Therapien, nun verstärkt im Vordergrund stehen.

Erfolge von HI-STEM

Die HI-STEM-Forscher um Marieke Essers deckten beispielsweise auf, wie sich Blut-Stammzellen durch den tiefschlafähnlichen Ruhezustand der Wirkung von Therapien entziehen – und wie sie durch körpereigene Botenstoffe geweckt und dadurch wieder für Medikamente sensibilisiert werden können. Weiterhin fanden die Forscher heraus, dass Vitamin A den Schlafzustand der Blutstammzellen kontrolliert und ein bestimmter metabolischer Signalweg eine zentrale Rolle für die Funktion von Leukämiestammzellen spielt.

Zusätzlich zur Stammzellthematik ist der Schwerpunkt der Arbeitsgruppe um Michael Milsom die Verknüpfung von fortschreitendem Alter mit der Entstehung von Krebs. Ein hohes Lebensalter ist der Risikofaktor für Krebs schlechthin und betont die besondere Relevanz dieses Forschungsgebietes. Die Forschergruppe zeigte, wie im Laufe des Lebens viele kleine Blutverluste oder Infekte die Blutstammzellen immer wieder aus ihrem Schlaf reißen und zur Zellteilung zwingen, was jedes Mal zu Defekten im Erbgut führen kann. Glücklicherweise sind Stammzellen mit Reparatursystemen ausgestattet, die den größten Teil dieser DNA-Schäden wieder reparieren. Sind die Zellen jedoch chronisch solchen Stressfaktoren ausgesetzt, wird das Reparatursystem überlastet. Dies führt dazu, dass die Stammzellen mit zunehmendem Alter immer mehr Erbgutschäden ansammeln und schließlich versagen und sterben. Damit erklärt der HI-STEM-Forscher, warum die Regenerationsfähigkeit unserer Gewebe und Organe im Alter zurückgeht. Darüber hinaus können DNA-Schäden die Stammzellen zum Saatkorn einer Krebserkrankung entarten lassen.

Besonders hervorzuheben ist jedoch, dass die intensive Forschung der letzten zehn Jahre nicht nur das Wissen über die Entstehung und Metastasierung von Krebs, sowie über Mechanismen der Medikamentenresistenz erweitert hat, sondern auch einige neue Therapieansätze und Diagnosemethoden aufzeigen konnte. So fanden HI-STEM-Forscher um Martin Sprick und Andreas Trumpp z.B. beim Bauchspeicheldrüsenkrebs, der bislang kaum erfolgreich behandelt werden kann, heraus, wie die Tumorzellen gegenüber Krebsmedikamenten resistent werden können: Ein Enzym, das normalerweise in der Leber aktiv ist, um Gifte abzubauen, wird in den Krebszellen der Bauchspeicheldrüse in großer Menge produziert und macht verschiedene Krebsmedikamente unwirksam. Mit einer experimentellen Blockade dieses Enzyms konnten die HI-STEM-Forscher die Krebszellen wieder für die Therapie sensibilisieren.

Zu HI-STEM

Zum Deutschen Krebsforschungszentrum

Übersicht Förderbereich Medizin

Projektpartner