Wenn der Blutkrebs erstmals streut
Der unheilbare Knochenmarkkrebs „Multiples Myelom“ entwickelt sich oft über Jahrzehnte unbemerkt im Knochenmark. Im fortgeschrittenen Stadium bilden sich Herde, die den Knochen zerstören und in andere Körperbereiche streuen können. Was in diesen Herden geschieht, wenn die Myelomzellen den Knochen erstmals durchbrechen, hat ein interdisziplinäres Team des Berlin Institute of Health in der Charité (BIH), des Max Delbrück Center sowie des Myelomzentrums des Universitätsklinikums Heidelberg (UKHD), der Universität Heidelberg und des Deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ) zusammen mit weiteren nationalen und internationalen Partnern genauer untersucht. Die Forschenden haben entdeckt, dass die Tumorzellen beim Verlassen des Knochenmarks eine dramatische Vielfalt entwickeln, die sich auch auf die Immunzellen in den Krebsherden auswirkt. Die neuen Erkenntnisse könnten zu einer präziseren Diagnostik und Therapie beitragen, schreiben sie im Fachjournal „Science Immunology“.
Verlassen die Tumorzellen das Knochenmark und auch den Knochen, finden sie sich in einer völlig anderen Umgebung mit anderen Umweltbedingungen wieder. „Das wirkt offenbar wie ein Evolutionsschub für die Tumorzellen. Die Vielfalt, die dabei entsteht, könnte den Zellen helfen, sich an das Überleben außerhalb des Knochens anzupassen und die Ausbreitung auf andere Körperregionen ermöglichen“, sagt Privatdozent Dr. Niels Weinhold, Leiter der Translationalen Myelom-Forschung an der Klinik für Hämatologie, Onkologie und Rheumatologie des UKHD und der Medizinischen Fakultät Heidelberg.
Ansammlung verschiedener Arten von Immunzellen in einem aus dem Knochen herausgebrochenen Myelomherd: T-Zellen und Natürliche Killerzellen sind pink, Makrophagen gelb dargestellt. Die umgebenden Myelomzellen erscheinen blau. Die weißen Strukturen sind Blutgefäße. Das Bild wurde mit Hilfe räumlicher Multi-Omics-Methoden aufgenommen.
Mithilfe innovativer Einzelzellanalysen und räumlicher Multi-Omics-Technologien untersuchte das Team zudem erstmals, wie das Immunsystem auf diesen „Ausbruch“ der Krebszellen aus dem Knochen reagiert. Sie entdeckten deutliche Veränderungen in Art und Anzahl der Immunzellen im Bereich der Krebsherde. Zum Beispiel wiesen bestimmte Immunzellen, die T-Zellen, in den Herden außerhalb des Knochens sehr unterschiedliche Rezeptoren und Oberflächenmoleküle auf. Das sei eine mögliche Anpassung an die neu entstandene Heterogenität der Tumorzellen.
Das Zusammenspiel von Immunsystem und Krebs aufdecken
„Es scheint eine Co-Evolution zwischen Tumor- und Immunzellen stattzufinden, bei der beide Seiten jeweils auf die Veränderungen der anderen Seite reagieren“, sagt Professor Simon Haas, gemeinsam mit Weinhold Letztautor der Studie. Haas leitet eine Arbeitsgruppe im gemeinsamen Forschungsfokus „Single-Cell-Ansätze für die personalisierte Medizin“ des Berlin Institute of Health in der Charité (BIH), des Max Delbrück Center und der Charité – Universitätsmedizin Berlin und ist außerdem Chair für Einzelzelltechnologien und Präzisionsmedizin am Precision Healthcare University Research Institute (PHURI) der Queen Mary University London. Die Forscher*innen vermuten, dass dieses Zusammenspiel zwischen Immunsystem und Krebs dessen Bekämpfung sowohl fördern als auch behindern könnte. Sie analysieren derzeit, welche Faktoren dabei eine positive oder negative Rolle spielen.
Das untersuchte Gewebematerial stammte aus verschiedenen Myelom-Herden, die Patientinnen und Patienten entweder mittels bildgebungsgeführter Biopsien oder während Operationen an bruchgefährdeten oder bereits gebrochenen Knochen entnommen wurden. „Mit Hilfe von Einzelzellanalysen und räumlichen Multi-Omics-Techniken konnten wir gleichzeitig verschiedenste Eigenschaften tausender einzelner Zellen im Gewebe und unter Berücksichtigung ihrer genauen Position im Gewebe untersuchen“, erläutert Dr. Llorenç Solé Boldo, einer der Erstautoren der Studie.
Die Ergebnisse könnten künftig die Diagnostik und Therapie des Myeloms beeinflussen: Aktuell werden die Proben zur Diagnostik meist aus dem Beckenkamm der Patientinnen und Patienten entnommen. Nachdem die Studie jedoch gezeigt hat, dass sich Krebs- und Immunzellen in Knochendurchbrüchen erheblich von denen im Beckenkamm unterscheiden, könnten sich diese Stellen besser für die Probenentnahme eignen und eine präzisere Bewertung der Erkrankung und eine mögliche Anpassung der Therapie erlauben.
Text: Universitätsklinikum Heidelberg
Weiterführende Informationen
- Forschungsfokus „Single-Cell-Ansätze für die personalisierte Medizin“ mit BIH und Charité
- Klinische und translationale Forschung Myelomzentrum Heidelberg am UKHD
- Myelomzentrum Heidelberg am UKHD
Literatur
Alexandra Poos, Raphael Lutz, Lukas John, Llorenç Solé Boldo et al. (2025): „Bone marrow breakout lesions act as key sites for tumor-immune cell diversification in multiple myeloma.“ Science Immunology, DOI: 10.1126/sciimmunol.adp6667
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Ansammlung verschiedener Arten von Immunzellen in einem aus dem Knochen herausgebrochenen Myelomherd: T-Zellen und Natürliche Killerzellen sind pink, Makrophagen gelb dargestellt. Die umgebenden Myelomzellen erscheinen blau. Die weißen Strukturen sind Blutgefäße. Das Bild wurde mit Hilfe räumlicher Multi-Omics-Methoden aufgenommen.
Foto: Johanna Wagner, DKFZ und NCT
Kontakte
Prof. Dr. Simon Haas
Berlin Institute of Health in der Charité (BIH)
Berliner Institut für Medizinische Systembiologie des Max Delbrück Center (MDC-BIMSB)
Precision Healthcare University Research Institute (PHURI) der Queen Mary University of London
simon.haas@bih-charite.de oder simon.haas@mdc-berlin.de
Dr. Niels Weinhold
Leiter Translationale Myelom-Forschung / Klinik für Hämatologie, Onkologie und Rheumatologie am UKHD
Clinical Cooperation Unit Molecular Hematology/Oncology (A360) / DKFZ
Medizinische Fakultät Heidelberg der Universität Heidelberg
niels.weinhold@med.uni-heidelberg.de
- Max Delbrück Center
Das Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (Max Delbrück Center) gehört zu den international führenden biomedizinischen Forschungszentren. Nobelpreisträger Max Delbrück, geboren in Berlin, war ein Begründer der Molekularbiologie. An den Standorten in Berlin-Buch und Mitte analysieren Forscher*innen aus rund 70 Ländern das System Mensch – die Grundlagen des Lebens von seinen kleinsten Bausteinen bis zu organ-übergreifenden Mechanismen. Wenn man versteht, was das dynamische Gleichgewicht in der Zelle, einem Organ oder im ganzen Körper steuert oder stört, kann man Krankheiten vorbeugen, sie früh diagnostizieren und mit passgenauen Therapien stoppen. Die Erkenntnisse der Grundlagenforschung sollen rasch Patient*innen zugutekommen. Das Max Delbrück Center fördert daher Ausgründungen und kooperiert in Netzwerken. Besonders eng sind die Partnerschaften mit der Charité – Universitätsmedizin Berlin im gemeinsamen Experimental and Clinical Research Center (ECRC) und dem Berlin Institute of Health (BIH) in der Charité sowie dem Deutschen Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung (DZHK). Am Max Delbrück Center arbeiten 1800 Menschen. Finanziert wird das 1992 gegründete Max Delbrück Center zu 90 Prozent vom Bund und zu 10 Prozent vom Land Berlin.
