Systembiologie des Brustkrebses 

Trotz grosser Fortschritte in der Brustkrebsforschung sterben immer noch 20 bis 25 Prozent aller betroffenen Frauen an der Krankheit. Das Forscherteam des MRD-Projekts MetastasiX will nun aufklären, welche zellulären und molekularen Faktoren das Wachstum und die Metastasierung von Mammatumoren bestimmen. Damit möchten die Wissenschaftler neue Zielstrukturen für die Therapie der heute noch tödlich verlaufenden Brustkrebsarten finden.

Todesfälle im Zusammenhang mit Brustkrebs sind in den meisten Fällen darauf zurückzuführen, dass Krebszellen im Verlauf der Erkrankung auch auf entfernte Organe übergreifen. Diese kleinsten, zur unabhängigen Vermehrung befähigten Krebseinheiten können in anderen Körperbereichen Metastasen entwickeln und damit schliesslich tödliche Komplikationen hervorrufen. Zwar wurden bei der Diagnose unterschiedlicher Brustkrebsarten Fortschritte erzielt. Doch die für die Metastasenbildung und Behandlungsresistenz verantwortlichen Krebszellen sowie die Mechanismen und die Dynamik, die dem Fortschreiten der Erkrankung zugrunde liegen, sind bislang kaum untersucht. 

Die Entwicklung von Brustkrebs modellieren

Um neue Therapien zu entwickeln, müssen die vielfältigen Signalübertragungswege und ihre Einbindung in die Regulationsnetzwerke, die der Entwicklung von Brustkrebs zugrunde liegen, auf Systemebene erforscht werden. Deshalb beabsichtigt das Team des MRD-Projekts MetastasiX, Computermodelle und mathematische Modellierungen dieser komplexen biologischen Systeme zu verwenden. So möchten die Forschenden den zellulären und molekularen Determinanten der Brustkrebs-Metastasierung auf die Spur kommen. Die Wissenschaftler werden mit Mausmodellen arbeiten, welche die heterogenen, dynamischen Merkmale einer fortschreitenden humanen Brustkrebserkrankung aufweisen. Ihre Erkenntnisse werden sie anhand von klinischen Proben und Behandlungsergebnissen von Brustkrebspatientinnen validieren. 

Unterschiedliche Ansätze integrieren

Um ihre Ziele zu erreichen, verfolgen die am Projekt beteiligten Wissenschaftler vier ineinandergreifende, komplementäre Ansätze: Zunächst werden sie hochentwickelte molekularbiologische Techniken wie beispielsweise transkriptomische und phosphoproteomische Methoden sowie Einzelzell-Massenzytometrie einsetzen, um herauszufinden, welche Signalnetzwerke die unterschiedlichen Stadien der Brustkrebsprogression vorantreiben, und um die Heterogenität der Zellen in den unterschiedlichen Metastasenstadien zu charakterisieren. Im zweiten, auf den ersten aufbauenden Ansatz, werden die Resultate mit Blut- und Tumorgewebeproben von Patientinnen und den entsprechenden klinischen Ergebnissen verglichen. Im dritten Ansatz werden die Forschenden diese Datensätze auswerten, um daraus ein mathematisches Modell der molekularen und zellulären Dynamik der Tumorprogression zu entwickeln. Mit diesem Modell werden potenzielle metastaseninduzierende Zellen und ihre Signalnetzwerke identifiziert. Diese werden in der vierten und letzten Projektphase zum Aufstellen und Prüfen von Hypothesen herangezogen. Dabei werden die Vorhersagen der mathematischen Modelle anhand von Machbarkeitsversuchen in vitro an Zellsystemen sowie in vivo anhand von Tiermodellen validiert. Auf diese Weise werden die Forschenden prüfen, ob sich bestimmte Signalwege und Moleküle als potenzielle Zielstrukturen für neue Therapien eignen, mit denen sich die Behandlung von Patientinnen mit tödlichen Brustkrebsformen verbessern lässt.

Stand: Juni 2015