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Krebs: Unrast aus den Kraftwerken

EM-Aufnahme zeigt zwei Mitochondrien mit kreisrundem Querschnitt und Membranfingern [1] Ein Tumor wird spätestens dann gefährlich, wenn er streut und Tochtergeschwüre bildet. Die Ursache dafür muss nicht allein im Kern der entarteten Zellen liegen, belegt ein elegantes Experiment japanischer Forscher. Ursprünglich recht gutmütige Zellen bildeten Metastasen, nachdem ihnen die Mitochondrien, die Zellkraftwerke, einer aggressiven Zelllinie „transplantiert“ worden waren.

Wenn es in den Zellkraftwerken „hakt“, kann sich das auf die gesamte Zelle auswirken. EM-Aufnahme: Courtesy Electron Microscope Facility, Dartmouth College

Dieses Resultat bestätige die Vermutung, Mutationen im kleinen Erbgut der Mitochondrien könnten eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Tumoren spielen, schreiben die Forscher um Jun-Ichi Hayashi von der Universität Tsukuba im Magazin „Science“. Bislang habe man den Einfluss des Zellkerns nicht klar von dem der Mitochondrien trennen können.

Hayashi und Kollegen führten ihre Versuche mit zwei Linien von Mäusezellen durch, die auf ein Lungenkarzinom zurückgingen. Die eine Linie mit der Bezeichnung P29 neigt kaum zur Bildung von Metastasen, ganz im Gegensatz zu der zweiten Linie A11. Die Verhältnisse kehren sich um, wenn man die Mitochondrien der beiden Zelllinien austauscht, beobachtete die Gruppe.

Für den Austausch zerstörten die Forscher zunächst die mitochondriale DNA der jeweiligen Empfängerzellen. Dann verschmolzen sie diese Zellen mit Spenderzellen der anderen Linie, deren Zellkern sie entfernt hatten. Das Resultat waren Empfängerzellen mit den Mitochondrien der Spenderzellen. Mäusen injiziert, bildeten die P29-Zellen mit den neuen Mitochondrien Lungenmetastasen, während sich die A11-Zellen nun unauffällig verhielten.

Ähnliche Resultate erzielten die Forscher mit anderen Zelllinien, darunter auch zwei menschliche Tumorzelllinien, allerdings nicht in allen studierten Varianten. Weitere Untersuchungen lassen vermuten, dass die starke Neigung zur Metastasenbildung auf eine Störung im Elektronentransport in den Mitochondrien zurückgeht.

Als Folge dieser Störung produzieren die Organellen große Mengen aggressiver Sauerstoffverbindungen. Erst dieses „Signal“ führt zu einer veränderten Genaktivität im Zellkern und damit die verstärkte Bildung von Tochtergeschwüren, vermuten Hayashi und Kollegen. Fingen die Forscher die aggressiven Sauerstoffmoleküle chemisch ab, hatte der Austausch der Mitochondrien keine Auswirkungen auf den Charakter der Zellen.

Forschung: Kaori Ishikawa und Jun-Ichi Hayashi, Graduate School of Life and Environmental Science, University of Tsukuba, Tsukuba; Keizo Takenaga, Division of Chemotherapy, Chiba Cancer Center Research Institute, Chiba; und andere

Veröffentlichung Science Express, 3. April 2008, DOI 10.1126/science.1156906

WWW:
Jun-Ichi Hayashi’s Lab [2]
Krebsinformationsdienst, DKFZ [3]
Metastasen: Wenn Tumoren sich ausbreiten [4]
Mitochondria [5]

Lesen Sie dazu im Scienceticker:
Zellkraftwerke mit Mindesthaltbarkeitsdauer [6]
Mitochondrien-Erbgut beeinflusst Krebsrisiko [7]