Ursache für Resistenz gegen Brustkrebs-Therapie

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Bei etwa einem Fünftel aller Brustkrebsfälle produzieren die Tumorzellen übermäßig große Mengen eines bestimmten Rezeptors für Wachstumsfaktoren. Die Pärchenbildung dieser sogenannten HER2-Rezeptoren gibt das Signal für Wachstum ins Zellinnere und führt zur ungehemmten Teilung der Krebszellen. Antikörper, die gezielt an den HER2-Rezeptor andocken, sind ein häufig verordnetes Medikament gegen diesen Tumortyp. Allerdings entwickeln etwa zwei Drittel dieser Tumoren eine Resistenz gegen das Medikament – die Gründe dafür sind bislang nicht bekannt.

Wissenschaftler vom Leibniz-Institut für Neue Materialien (Saarbrücken) und aus dem Deutschen Krebsforschungszentrum (Heidelberg) untersuchten nun mit einem speziellen Mikroskopie-Verfahren eine solche Brustkrebszelllinie (SKBR3). Dabei entdeckten sie eine kleine Gruppe von Zellen, die keine HER2-Pärchen auf ihrer Oberfläche trug.

Aufgrund der Eigenschaften der Zellmembran vermuten die Forscher, dass es sich bei der Untergruppe um ruhende Zellen handelt, die Stammzell-Eigenschaften haben und daher für die Rückfälle nach Behandlung mit dem Antikörper-Medikament verantwortlich sein könnten.

Für ihre Analysen nutzten die Forscher ein als Liquid STEM bezeichnetes Mikroskopie-Verfahren, das Aufnahmen von lebenden Zellen in ihrem flüssigen Medium ermöglicht. Mit dieser Methode untersuchten sie die Verteilung der HER2-Membranproteine auf den Zellen. Das Verfahren erlaubt, zwischen einzelnen Rezeptoren, Pärchen oder größeren Aggregaten zu unterscheiden.

Die entscheidende Zusammenlagerung („Dimerisierung“) zweier HER2-Molelüke war bislang meist mit biochemischen Methoden untersucht worden, die keinen Aufschluss über die einzelne Zelle geben konnten. Mit der Liquid STEM-Mikroskopie konnte nun erstmals das Verhalten der HER2-Moleküle auf lebenden, individuellen Krebszellen in Flüssigkeit beobachtet werden. Bei der herkömmlichen Elektronenmikroskopie dagegen müssen die Zellen entweder in Kunststoff eingebettet oder tiefgefroren werden.

Obwohl die HER-Proteine seit langem im Fokus der Krebsmediziner stehen, war die wichtige Tatsache, dass die HER2-Dimere auf Krebszellen ungleich verteilt sein können, bislang nicht erkannt worden. Die jetzigen Ergebnisse sind der hohen räumlichen Auflösung der Liquid STEM Mikroskopie zu verdanken, mit der sich große Mengen intakter Zellen analysieren lassen.

Originalpublikation:
D. B. Peckys, U. Korf, N. de Jonge: Local variations of HER2 dimerization in breast cancer cells discovered by correlative fluorescence and liquid electron microscopy. Science Advances, 2015, DOI: 10.1126/sciadv.1500165

Ihr Experte:
Prof. Niels de Jonge
INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien
Leiter Innovative Elektronenmikroskopie
Tel: 0681-9300-313
niels.dejonge(at)leibniz-inm.de

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