Glioblastom-Tumoren könnten biologisch weniger chaotisch sein als bisher angenommen. Ein internationales Forschungsteam kartierte mehr als eine Million Zellen und stellte fest, dass Krebszellen bei der Tumorentwicklung einem wiederkehrenden Muster folgen – und zwar bei verschiedenen Patienten sowie genetisch unterschiedlichen Tumorsubklonen. Die Ergebnisse könnten Forschenden dabei helfen, Behandlungen zu untersuchen, die auf mehrere Krankheitsstadien abzielen oder die Übergänge zwischen ihnen unterbrechen.
Die in Nature veröffentlichte Studie kombinierte Einzelzell- und räumliche Analysen, Bildgebung, Ganzgenomsequenzierung und speziell entwickelte computergestützte Verfahren. Die Forschenden untersuchten mehrere Tumorregionen von 12 Patienten und nutzten im Labor gezüchtete Mini-Tumoren, um die Entwicklung zu modellieren. Dem Bericht zufolge ist der daraus entstandene GBM-Space-Atlas frei zugänglich.
Das Team stellte fest, dass Krebszellen in frühen Stadien entwicklungsähnlichen Hirnstammzellen ähneln und sich am vorrückenden Rand des Tumors ansammeln, wo der Tumor in das umliegende gesunde Gewebe eindringt. Aus diesen Zellen können andere Krebszellzustände hervorgehen. Während der Tumor wächst, wechseln die Zellen zu Zuständen, die mit Verletzungsreaktionen und Gewebereparatur verbunden sind, und bilden eine innere Schicht. Im Tumorkern, wo nur begrenzt Sauerstoff vorhanden ist, gehen die Zellen in stark hypoxische Zustände über.
Die Forschenden berichteten außerdem, dass jede Phase dieses Verlaufs mit bestimmten Immunumgebungen verbunden ist. Sie vermuten, dass eine Störung dieser Umgebungen, das gezielte Angreifen früher entwicklungsähnlicher Zellen oder Eingriffe in die Genregulationsnetzwerke, die den Wechsel zwischen Zellzuständen steuern, Ansatzpunkte für künftige Forschung bieten könnten. Die Studie zeigt nicht, dass diese Ansätze bei Patienten wirksame Behandlungen sind.
Eine begleitende Nature-Studie nutzte dieselben Multiomik-Daten, um Genregulatoren zu untersuchen, die Übergänge zwischen Glioblastom-Zellzuständen fördern oder einschränken. Die Analyse identifizierte regulatorische Programme und stützte ein hierarchisches Muster der Übergänge. Damit ergänzte sie die Darstellung von Tumorstruktur und Zellverlauf im Atlas.
Glioblastom ist eine aggressive Hirnkrebserkrankung bei Erwachsenen. Die vielfältigen und veränderlichen Zellzustände können die Behandlung erschweren. Die Autoren erklären, dass diese Vielfalt dazu führen kann, dass nach der Behandlung Zellen zurückbleiben, was Resistenzen und ein Wiederauftreten der Erkrankung begünstigt. Der neue Atlas bietet einen Rahmen, um zu untersuchen, wie sich Tumorzellen im Laufe der Zeit verändern und wie diese Veränderungen mit ihrem Standort und ihrer Umgebung zusammenhängen.