Tumor-Mikroumgebung: Definition und Bedeutung – warum Krebs nicht isoliert entsteht

Krebserkrankungen werden häufig auf genetische Veränderungen einzelner Zellen reduziert. Doch das greift zu kurz. Tumoren entstehen nicht isoliert, sondern im Zusammenspiel mit ihrem biologischen Umfeld. Denn wie ein Tumor entsteht, wächst und auf Therapien reagiert, wird entscheidend durch die Tumor-Mikroumgebung eines Tumors beeinflusst.

Wir erklären, was die Tumor-Mikroumgebung genau ist und warum sie eine zentrale Rolle in der modernen Krebsforschung spielt. Zudem gehen wir darauf ein, warum dieses Konzept das Verständnis von Krebs verändert hat und welche Konsequenzen sich daraus ergeben.

Tumor-Mikroumgebung

Warum steht sie jetzt im Fokus?

Die systematische Erforschung der Tumor-Mikroumgebung ist das Ergebnis eines grundlegenden Perspektiv-Wechsels in der Onkologie.

Bereits im 19. Jahrhundert formulierte Stephen Paget die sog. „Seed and Soil“-Hypothese („Saat und Erde“). Sie besagt, dass Tumorzellen nur dann wachsen können, wenn sie auf ein geeignetes Umfeld treffen (Paget, 1889).

Über viele Jahrzehnte dominierte dennoch ein zellzentrierter Ansatz. Erst mit Fortschritten in Molekular-Biologie und Immunologie ab den 2000er Jahren – und nochmals verstärkt seit den 2010er Jahren – wurde zunehmend deutlich, dass Tumoren aktiv mit ihrer Umgebung interagieren und diese gezielt verändern (Hanahan & Weinberg, 2011; Hanahan & Coussens, 2012).

Was ist die Tumor-Mikroumgebung eigentlich?

Diese Umgebung meint alle Zellen, Strukturen und Signalstoffe, die einen Tumor umgeben und sein Verhalten beeinflussen.

Dazu gehören:

·       Immunzellen (z. B. T-Zellen, Makrophagen)

·       Fibroblasten

·       Blut- und Lymphgefäße

·       extrazelluläre Matrix

·       Botenstoffe wie Zytokine und Wachstumsfaktoren

Es entstehen dynamische Systeme, die das Wachstum eines Tumors aktiv mitsteuert (Quail & Joyce, 2013)

Wie beeinflussen Tumore und Mikroumgebungen einander?

Wenngleich man keiner Tumor-Mikroumgebung unterstellen kann, dass sie das Wachstum eines Tumors aktiv befördern möchte, wird sie durch Tumorzellen gezielt verändert – und tut es.

Wesentliche Mechanismen sind z. B.:

·       Förderung (abnormer) Gefäß-Neubildung

·       Anpassung von Gewebststrukturen an die Bedürfnisse des Tumors

Diese Prozesse ermöglichen es Tumoren, sich zu etablieren und sich weiter auszubreiten (Hanahan & Coussens, 2012).

Aber das ist noch nicht alles, denn das Immunsystem ist zentraler Bestandteil einer Tumor-Mikroumgebung ...

Der Tumor und das Immunsystem

Unter normalen Bedingungen erkennt und eliminiert das Immunsystem entartete Zellen. Tumoren können jedoch Mechanismen entwickeln, um dieser Kontrolle zu entgehen, etwa durch die Hemmung von Immunreaktionen und/oder die Etablierung eines immunsuppressiven Milieus.

Ein entsprechendes Milieu (auch hier könnte man schlicht von einer geeigneten Umgebung sprechen) können Tumore z. B. erzeugen, indem sie …

·       hemmende Botenstoffe freisetzen

·       Immunzellen „umprogrammieren“

·       Signale blockieren, die normalerweise eine Abwehrreaktion auslösen.

Das Ausmaß solcher Vorgänge, die einem Tumor zur Selbsterhaltung dienen, kann für den weiteren Krankheitsverlauf entscheidend sein (Fridman et al., 2012).

Tumor-Mikroumgebung: Therapeutisch relevant!

Das Verständnis der Tumor-Mikroumgebung hat direkte Auswirkung auf Krebstherapien.

Moderne Therapien berücksichtigen zunehmend nicht nur die Tumorzellen selbst, sondern auch deren Umfeld.

Beispiele:

o   Immuntherapien (die das körpereigene Immunsystem gezielt aktivieren oder modulieren)

o   Eingriffe in Signalwege

o   Strategien zur Beeinflussung entzündlicher Prozesse

Die Tumor-Mikroumgebung macht deutlich, dass Krebs nicht isoliert betrachtet werden kann.

Fazit: Warum die Tumor-Mikroumgebung Beachtung gewinnt

Kurz und bündig: Art des Zusammenspiels von Tumorzellen, Stoffwechselprozessen, Gewebsstrukturen und Immunreaktionen von großer Bedeutung für den Krankheitsverlauf und Behandlungserfolg.

In unserem nächsten Beitrag werden wir uns daher mit Next-Generation-Immuntherapien beschäftigen. Aber zunächst ...

FAQ – häufig gestellte Fragen zur Tumor-Mikroumgebung

1. Warum reagieren die Tumoren zweier Menschen trotz identischer Diagnose manchmal unterschiedlich auf die gleichen Behandlungs-maßnahmen?

Weil sich ihre Tumor-Mikroumgebung unterscheiden kann. Faktoren wie Immunzellaktivität, Durchblutung oder Signalstoffe beeinflussen das Therapieansprechen maßgeblich.

2. Kann ein Tumor ohne unterstützende Mikroumgebung überhaupt wachsen?

Tumorzellen können sich initial verändern, langfristiges Wachstum und Ausbreitung sind jedoch in der Regel auf ein unterstützendes Umfeld angewiesen.

3. Können Veränderungen der Tumor-Mikroumgebung das Risiko für Metastasen beeinflussen?

Ja, eine Umgebung, die Wachstum, Zellbeweglichkeit und Gefäßbildung fördert, kann die Ausbreitung von Tumorzellen begünstigen. Damit spielt die Tumor-Mikroumgebung auch eine Rolle bei der Entstehung von Metastasen.

4. Welche Rolle spielt die Durchblutung innerhalb der Tumor-Mikroumgebung?

Die Durchblutung beeinflusst, wie gut ein Tumor mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt wird. Gleichzeitig bestimmt sie, wie effektiv Medikamente den Tumor erreichen können. Eine veränderte oder ungleichmäßige Gefäßstruktur kann daher das Therapieansprechen beeinflussen.

Weitere Informationen zur Behandlung von Krebserkrankungen finden Sie im entsprechenden Band unserer Reihe „Medizinskandale“ sowie in den Bänden unseres „Codex Humanus“. Der fünfte Band ist kürzlich erschienen. Besuchen Sie gern unseren Online-Shop. Auch die anderen Artikel unseres Blogs bieten zusätzliche Einblicke in diese und viele weitere Themen.

Quellen:

·       Paget, S. (1889): „The distribution of secondary growths in cancer of the breast“, The Lancet.

·       Hanahan, D.; Weinberg, R. A. (2011): „Hallmarks of cancer: The next generation“, Cell.

·       Hanahan, D.; Coussens, L. M. (2012): „Accessories to the crime: Functions of cells recruited to the tumor microenvironment“, Cancer Cell.

·       Quail, D. F.; Joyce, J. A. (2013): „Microenvironmental regulation of tumor progression and metastasis“, Nature Medicine.

·       Fridman, W. H. et al. (2012): „The immune contexture in human tumours: impact on clinical outcome“, Nature Reviews Cancer.