Krebszellen tarnen sich vor dem Immunsystem, indem sie sich mit einer dichten Schicht aus Zuckermolekülen umgeben. Eine Untersuchung zeigt nun, was diese Tarnschicht dicker macht: ein Überschuss an Glukose, allerdings nur unter Bedingungen, die dem Inneren eines Tumors ähneln. Gelang es den Forschern, die Hülle wieder auszudünnen, konnten Immunzellen die Tumorzellen erkennen und beseitigen.
Jede Zelle im Körper trägt an ihrer Oberfläche einen Saum aus zuckerhaltigen Molekülen, die Glykokalyx. Sie besteht aus Zuckerketten, die an Proteine und Fette der Zellmembran gebunden sind, und erfüllt zahlreiche Aufgaben, von der mechanischen Abschirmung bis zur Erkennung durch andere Zellen. Genau diese Erkennungsfunktion ist für die Krebsabwehr entscheidend: Immunzellen tasten fremde und entartete Zellen an ihrer Oberfläche ab und entscheiden anhand der dortigen Signale, ob sie angreifen. Wird die Zuckerschicht zu dick, funktioniert das Abtasten nicht mehr zuverlässig, weil die relevanten Erkennungsmerkmale regelrecht unter einer Polsterung verschwinden. Viele Tumorzellen nutzen genau diesen Effekt und bauen ihre Glykokalyx auffällig stark aus.
Dass hohe Blutzuckerwerte mit einem erhöhten Krebsrisiko und schlechteren Behandlungsergebnissen einhergehen, ist aus epidemiologischen Untersuchungen seit Langem bekannt. Woran das biologisch liegt, war dagegen kaum erforscht. Ein Team um Kevin Tharp am Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute in San Diego ging dieser Lücke gemeinsam mit Arbeitsgruppen aus ganz Nordamerika nach. Der Ausgangspunkt war eine Beobachtung aus früheren Arbeiten: Zellen, die von ihrer Umgebung mechanisch zusammengedrückt werden, verändern die Arbeitsweise ihrer Mitochondrien, also ihrer Kraftwerke. Solcher Druck herrscht in Tumoren, wo dichtes Bindegewebe, Blutgefäße und Immunzellen die Krebszellen physisch einengen.
Der entscheidende methodische Kniff bestand darin, die Zellen nicht in klassischer Nährlösung wachsen zu lassen, sondern in einem Medium, das die Nährstoffumgebung im menschlichen Körper wirklichkeitsnah nachbildet. Erst unter diesen Bedingungen zeigte sich der Effekt: Ein Glukoseüberschuss ließ die Zuckerschicht der Tumorzellen messbar dicker werden, während in Standardkultur nichts dergleichen zu beobachten war, wie die Fachzeitschrift Science Advances darlegt. Das ist mehr als ein Detail, denn es erklärt, warum frühere Untersuchungen zu widersprüchlichen Ergebnissen kamen. Als zentralen Schalter identifizierte das Team den Hitzeschockfaktor 1, kurz HSF1, ein Protein, das die Stressantwort von Zellen steuert.
Praktisch bedeutsam ist die Umkehrbarkeit des Effekts. Die Forscher fanden einen Weg, die zuckerreiche Hülle wieder auszudünnen, woraufhin Immunzellen die Tumorzellen erneut erkannten und zerstörten, wie das Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute in seiner Mitteilung ausführt. Damit rückt HSF1 als möglicher Angriffspunkt für Medikamente in den Blick, die bestehende Immuntherapien wirksamer machen könnten. Solche Therapien, etwa Checkpoint-Hemmer oder Zelltherapien, versagen bislang bei einem erheblichen Teil der Patienten, und eine mögliche Ursache ist genau diese Tarnung. Tharp beschreibt den Ansatz als Möglichkeit, dem Tumor einen Vorteil zu nehmen, den ihm der moderne Stoffwechsel verschafft.
Die Einordnung verlangt Genauigkeit, gerade weil das Thema Zucker und Krebs seit Jahren mit Halbwahrheiten belastet ist. Die Untersuchung belegt nicht, dass Zuckerkonsum Krebs verursacht, und sie zeigt auch nicht, dass Verzicht auf Süßes einen bestehenden Tumor bremst. Es handelt sich um Laborforschung an Zellen unter kontrollierten Bedingungen, nicht um eine klinische Studie an Patienten. Was die Arbeit liefert, ist ein plausibler biologischer Mechanismus für einen Zusammenhang, den Statistiken seit Langem zeigen, sowie ein möglicher Ansatzpunkt für Medikamente. Ob eine bessere Blutzuckereinstellung bei Krebspatienten die Wirkung von Immuntherapien tatsächlich verbessert, muss in klinischen Studien geprüft werden.
Bedeutsam ist die Arbeit vor allem deshalb, weil sie zwei Volkskrankheiten mechanistisch verbindet. Ein erheblicher Teil der Bevölkerung in Industrieländern lebt mit dauerhaft erhöhten Blutzuckerwerten, häufig unerkannt als Vorstufe eines Typ-2-Diabetes. Sollte sich bestätigen, dass diese Werte nicht nur Gefäße und Nerven belasten, sondern auch die Erkennbarkeit von Tumorzellen beeinflussen, verschiebt das die Bedeutung der Stoffwechseleinstellung in der Krebsmedizin. Für die Grundlagenforschung liefert die Studie zudem eine methodische Lehre, die weit über das Thema hinausreicht: Wer Zellen in künstlichen Nährlösungen untersucht, übersieht möglicherweise genau jene Effekte, die im Körper entscheidend sind.
Science Advances, The microenvironment dictates glyco-immune surveillance via HSF1-mediated metabolism; doi:10.1126/sciadv.aeb1136