Forscher am University of Colorado Cancer Center (USA) haben das Rätsel gelöst, wie sich gewöhnliche Darmzellen in regenerative Stammzellen verwandeln. Diese vielversprechende Entdeckung könnte den Weg für neue Therapien gegen Dickdarmkrebs und andere Krebsarten ebnen.
Stammzellen sind undifferenzierte Zellen, die in der Lage sind, in den Geweben, in denen sie vorkommen, spezialisierte Zellen zu bilden. Normalerweise folgen Zellen einem klassischen Zyklus: Sie wachsen, teilen sich und sterben dann.
Die Zelldifferenzierung ist ein wesentlicher Prozess bei der Entwicklung mehrzelliger Organismen: Sie ermöglicht die Entstehung von Zellen mit einzigartigen Funktionen, wie beispielsweise Muskelzellen, Nervenzellen oder roten Blutkörperchen. Dieser Prozess ist auch für die Regeneration von Geweben von zentraler Bedeutung, insbesondere von Geweben, die sich ständig erneuern, wie etwa Haut oder Blut. Sobald eine Zelle differenziert ist, kann sie im Allgemeinen nicht mehr in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren – mit wenigen Ausnahmen.
Die Professoren Peter Dempsey, Kinderarzt und Biologe an der University of Colorado School of Medicine, und Justin Brumbaugh, Assistenzprofessor für Molekular-, Zell- und Entwicklungsbiologie an der University of Colorado Boulder, veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Nature Cell Biology. Die wichtigsten Punkte wurden auf der EurekAlert-Website wiedergegeben.
Der Darm, Meister der Selbstheilung
Dempsey erklärt:
„Der Darm verfügt über eine bemerkenswerte Fähigkeit, sich nach Verletzungen zu regenerieren. Darmzellen können vorübergehend in den Zustand regenerativer Stammzellen zurückkehren, um Schäden zu reparieren, bevor sie ihre normale Funktion wieder aufnehmen.“
Den Schlüssel zum Prozess finden
Laut Brumbaugh suchen Wissenschaftler schon lange nach dem molekularen „Auslöser“, der diese Umkehrung ermöglicht. Anhand von Tiermodellen identifizierte das Team eine biochemische Modifikation des Histon-H3-Proteins als verantwortlich für die Aktivierung bzw. Deaktivierung dieses flexiblen Zellzustands. Histone spielen eine grundlegende Rolle bei der Regulierung der Genexpression.
Brumbaugh stellt klar:
„Darmzellen müssen ihre Identität bewahren, um richtig zu funktionieren. Verändern sie sich unnötigerweise, verlieren sie ihre Spezialisierung, ein Phänomen, das eng mit der Entstehung von Krebs verbunden ist.“
Auf dem Weg zu neuen Therapiestrategien
Forscher wollen diesen Mechanismus nun gezielt blockieren oder nach Belieben aktivieren, um Krankheiten wie Dickdarmkrebs oder andere chronisch-entzündliche Darmerkrankungen, die sich zu Krebs entwickeln können, zu behandeln.
Dempsey fügt hinzu:
« Dieser Mechanismus scheint an der Zelldifferenzierung beteiligt zu sein. „Wenn wir es blockieren, können die Zellen in einen regenerativen Stammzellzustand zurückkehren. »
Er weist außerdem darauf hin, dass bestimmte Formen von Dickdarmkrebs genau dieses genetische Regenerationsprofil aufweisen, das auch bei Pathologien wie chronischer Kolitis oder entzündlichen Darmerkrankungen zu finden ist.
Ein Zusammenhang mit Behandlungsresistenz
Dieser Mechanismus könnte auch eine erhöhte Resistenz gegen Chemotherapie oder Strahlentherapie erklären:
„Wenn eine Zelle in den Zustand einer regenerativen Stammzelle zurückkehrt, wird sie oft resistenter gegen Behandlungen, was eine echte Herausforderung darstellt.“
Und er kommt zu dem Schluss:
« Bei manchen Nichtkrebspatienten, die sich aggressiven Behandlungen unterziehen, ist eine der Nebenwirkungen die Zerstörung der Stammzellschicht des Darms. „Eine falsch dosierte Dosis kann zum vollständigen Verlust der Darmwand führen. Durch ein besseres Verständnis dieses Mechanismus könnten wir diese Zellen besser schützen.“ »
Diese Entdeckung stellt einen großen Fortschritt im Verständnis der Darmzellfunktion dar und eröffnet neue therapeutische Perspektiven.
