Eine neue, von Experten überprüfte Studie hat ergeben, dass Chemotherapie bei Krebspatienten weitverbreiteten „Zellkannibalismus“ und Tod verursacht.
Carlo Maley und Kollegen von der Arizona State University beschreiben Zell-in-Zelle-Phänomene, bei denen eine Zelle eine andere umhüllt und vollständig zerstört.
Die wichtigsten Ergebnisse der Studie zum weit verbreiteten Zellkannibalismus und verwandten Phänomenen sind:
1. **Nicht-krebsartige Rollen**: Entgegen der bisherigen Annahme, dass es sich bei Zell-in-Zell-Ereignissen in erster Linie um krebsartiges oder egoistisches Verhalten handelt, legt die Studie nahe, dass diese Ereignisse eine entscheidende Rolle bei der normalen Entwicklung, Homöostase und Stressreaktion verschiedener Organismen spielen .
2. **Evolutionäre Bedeutung**: Die Phänomene sind tief in unserem Erbgut verwurzelt und haben evolutionäre Bedeutung. Die Studie identifizierte alte Gene, die mit dem Verhalten von Zellen in Zellen in Zusammenhang stehen und vor über 2 Milliarden Jahren entstanden, also vor den großen Übergängen zur komplexen Mehrzelligkeit.
3. **Verschiedene Funktionen**: Zell-in-Zell-Ereignisse erfüllen neben dem Töten von Konkurrenten noch viele weitere Funktionen. Diese Interaktionen können von egoistischen Handlungen, bei denen eine Zelle eine andere tötet und verzehrt, bis hin zu kooperativen Interaktionen reichen, bei denen beide Zellen überleben und möglicherweise neue Hybridzellen bilden.
4. **Implikationen für die Krebstherapie**: Die Studie stellt den Ansatz in Frage, bei der Krebsbehandlung auf Zell-in-Zell-Ereignisse abzuzielen, und argumentiert, dass diese Phänomene nicht nur bei Krebs auftreten und ein natürlicher Teil des zellulären Verhaltens sind.
5. **Neue Forschungswege**: Die Erkenntnisse eröffnen neue Wege für die Forschung in der Evolutionsbiologie, Onkologie und regenerativen Medizin und laden zu einer Neubetrachtung grundlegender Konzepte der zellulären Kooperation, Konkurrenz und Mehrzelligkeit ein.
6. **Umfassende Überprüfung**: Die Forschung umfasste die Durchsicht von über 500 Artikeln und die Katalogisierung verschiedener Formen von Zell-in-Zelle-Phänomenen, die in 16 verschiedenen taxonomischen Gruppen beobachtet wurden, und deren Klassifizierung nach Verwandtschaft und Interaktionsergebnissen.
Msn.com berichtet: Die Ergebnisse widerlegen die allgemeine Auffassung, dass Zell-in-Zell-Ereignisse weitgehend auf Krebszellen beschränkt sind. Vielmehr scheinen diese Ereignisse bei unterschiedlichsten Organismen üblich zu sein, von einzelligen Amöben bis hin zu komplexen vielzelligen Tieren.
Das weit verbreitete Auftreten solcher Interaktionen in Nichtkrebszellen legt nahe, dass es sich bei diesen Ereignissen nicht grundsätzlich um „egoistisches“ oder „krebsartiges“ Verhalten handelt. Vielmehr schlagen die Forscher vor, dass Zell-in-Zell-Phänomene eine entscheidende Rolle bei der normalen Entwicklung, Homöostase und Stressreaktion bei einem breiten Spektrum von Organismen spielen könnten.
In der Studie wird argumentiert, dass die gezielte Behandlung von Zell-in-Zell-Ereignissen als Ansatz zur Krebsbehandlung aufgegeben werden sollte, da diese Phänomene nicht nur bei bösartigen Erkrankungen auftreten.
Indem die Forschung zeigt, dass Vorkommnisse ein breites Spektrum an Lebensformen umfassen und tief in unserer genetischen Ausstattung verwurzelt sind, lädt sie uns dazu ein, grundlegende Konzepte der zellulären Zusammenarbeit, des Wettbewerbs und der komplexen Natur der Vielzelligkeit zu überdenken. Die Studie eröffnet neue Wege für die Forschung in den Bereichen Evolutionsbiologie, Onkologie und regenerative Medizin.
Die in Scientific Reports veröffentlichte Forschung ist die erste, die systematisch Zell-in-Zell-Phänomene im gesamten Lebensbaum untersucht. Die Erkenntnisse der Gruppe könnten dazu beitragen, das Verständnis des Zellverhaltens und seiner Auswirkungen auf Mehrzelligkeit, Krebs und die Evolution des Lebens selbst neu zu definieren.
„Wir haben uns mit dieser Arbeit beschäftigt, weil wir gelernt haben, dass Zellen nicht nur um Ressourcen konkurrieren – sie töten und fressen sich gegenseitig“, sagt Maley. „Das ist ein faszinierender Aspekt der Ökologie von Krebszellen. Doch weitere Untersuchungen haben gezeigt, dass diese Phänomene auch bei normalen Zellen auftreten und manchmal keine der Zellen stirbt, was zu einem völlig neuen Typ von Hybridzellen führt.“
Maley ist Forscher am Biodesign Center for Biocomputing, Security and Society; Professor an der School of Life Sciences der ASU; und Direktor des Arizona Cancer Evolution Center.
Die Studie wurde in Zusammenarbeit mit der Erstautorin Stefania E. Kapsetaki, früher bei der ASU und jetzt Forscherin an der Tufts University, und Luis Cisneros, früher bei der ASU und derzeit Forscherin an der Mayo Clinic, durchgeführt.
Von egoistischen bis hin zu kooperativen Zellinteraktionen
Zell-in-Zell-Ereignisse werden seit langem beobachtet, sind aber noch immer kaum verstanden, insbesondere außerhalb des Zusammenhangs mit Immunreaktionen oder Krebs. Die frühesten Gene, die für das Zell-in-Zelle-Verhalten verantwortlich sind, reichen mehr als zwei Milliarden Jahre zurück, was darauf hindeutet, dass diese Phänomene eine wichtige – wenn auch noch ungeklärte – Rolle in lebenden Organismen spielen. Für die Entwicklung wirksamerer Krebstherapien ist es wichtig, die vielfältigen Funktionen von Zell-in-Zell-Ereignissen sowohl in der normalen Physiologie als auch bei Krankheiten zu verstehen.
Der Aufsatz befasst sich mit dem Auftreten, den genetischen Grundlagen und der Evolutionsgeschichte von Zell-in-Zell-Phänomenen und beleuchtet ein Verhalten, das einst als Anomalie galt. Die Forscher überprüften mehr als 500 Artikel, um die verschiedenen Formen von Zell-in-Zelle-Phänomenen zu katalogisieren, die im gesamten Lebensbaum beobachtet wurden.
Die Studie beschreibt 16 verschiedene taxonomische Gruppen, in denen Zell-in-Zelle-Verhalten auftritt. Die Zelle-in-Zelle-Ereignisse wurden basierend auf dem Grad der Verwandtschaft zwischen den Wirts- und Beutezellen sowie dem Ergebnis der Interaktion (ob eine oder beide Zellen überlebten) in sechs verschiedene Kategorien eingeteilt.
In der Studie wird ein breites Spektrum von Verhaltensweisen von Zelle zu Zelle beleuchtet, das von völlig egoistischen Handlungen, bei denen eine Zelle eine andere tötet und verzehrt, bis hin zu eher kooperativen Interaktionen reicht, bei denen beide Zellen am Leben bleiben. So fanden die Forscher beispielsweise Hinweise auf „heterospezifisches Töten“, bei dem eine Zelle eine Zelle einer anderen Art verschlingt und tötet, bei einer Vielzahl einzelliger, fakultativ mehrzelliger und obligat mehrzelliger Organismen. Im Gegensatz dazu war „artgleiches Töten“, bei dem eine Zelle eine andere Zelle derselben Art verzehrt, weniger verbreitet und wurde nur bei drei der sieben untersuchten großen taxonomischen Gruppen beobachtet.
Obligatorisch mehrzellige Organismen sind solche, die während ihres gesamten Lebenszyklus in mehrzelliger Form existieren müssen. Sie können als Einzelzellen nicht überleben oder funktionieren. Beispiele hierfür sind die meisten Tiere und Pflanzen. Fakultativ mehrzellige Organismen sind Organismen, die je nach Umweltbedingungen entweder als Einzelzellen oder in mehrzelliger Form existieren können. Beispielsweise können bestimmte Algenarten unter bestimmten Bedingungen als Einzelzellen leben, unter anderen jedoch mehrzellige Kolonien bilden.
Das Team dokumentierte außerdem Fälle von Zell-in-Zell-Phänomenen, bei denen sowohl Wirts- als auch Beutezellen nach der Interaktion am Leben blieben. Dies lässt darauf schließen, dass diese Ereignisse wichtige biologische Funktionen erfüllen könnten, die über das bloße Töten von Konkurrenten hinausgehen.
„Unsere Kategorisierung von Zell-in-Zelle-Phänomenen im gesamten Lebensbaum ist wichtig, um die Entwicklung und den Mechanismus dieser Phänomene besser zu verstehen“, sagt Kapsetaki. „Warum und wie genau passieren sie? Dies ist eine Frage, die weitere Untersuchungen an Millionen lebender Organismen erfordert, einschließlich Organismen, bei denen möglicherweise noch nicht nach Zell-in-Zelle-Phänomenen gesucht wurde.“
Alte Gene
Neben der Katalogisierung der vielfältigen Zell-in-Zell-Verhaltensweisen untersuchten die Forscher auch die evolutionären Ursprünge der an diesen Prozessen beteiligten Gene. Überraschenderweise stellten sie fest, dass viele der wichtigsten Zell-in-Zell-Gene lange vor der Evolution der obligatorischen Mehrzelligkeit entstanden.
„Wenn wir uns Gene ansehen, die mit bekannten Zell-in-Zell-Mechanismen bei Arten in Verbindung stehen, die vor sehr langer Zeit von der menschlichen Abstammungslinie abgewichen sind, stellt sich heraus, dass die menschlichen Orthologen (Gene, die sich aus einem gemeinsamen Vorfahren-Gen entwickelt haben) typischerweise damit verbunden sind.“ normale Funktionen der Mehrzelligkeit, wie die Immunüberwachung“, sagt Cisneros.
Insgesamt wurden 38 Gene identifiziert, die mit Zell-in-Zell-Phänomenen in Zusammenhang stehen. 14 davon entstanden vor über 2,2 Milliarden Jahren, also vor dem gemeinsamen Vorfahren einiger fakultativ mehrzelliger Organismen. Dies lässt darauf schließen, dass sich die molekulare Maschinerie für Zellkannibalismus vor den großen Übergängen zur komplexen Mehrzelligkeit entwickelte.
Die in der Studie identifizierten alten Zelle-in-Zelle-Gene sind an einer Vielzahl von zellulären Prozessen beteiligt, darunter Zell-Zell-Adhäsion, Phagozytose (Verschleierung), intrazelluläre Abtötung von Krankheitserregern und Regulierung des Energiestoffwechsels. Diese Funktionsvielfalt weist darauf hin, dass Zelle-in-Zelle-Ereignisse wahrscheinlich schon bei einzelligen und einfachen mehrzelligen Organismen eine wichtige Rolle spielten, lange vor der Entstehung komplexen mehrzelligen Lebens.
