Strahlentherapie: Osteopontin - ein Biomarker für die Wirksamkeit der Therapie?

30.04.12

Neben der Operation ist die Strahlentherapie bei Krebserkrankungen die zweithäufigste Behandlungsmethode. Allerdings: Obwohl die Strahlentherapie wie die übrigen Behandlungsmethoden bei Krebs auch immer besser geworden ist, profitieren manche Patienten nicht von einer Bestrahlung. Ein Grund: Die Strahlenempfindlichkeit ihres Tumors ist niedriger, weil er schlechter mit Sauerstoff versorgt ist. Deshalb versuchen Forscher jetzt mit neuen Behandlungsansätzen die Strahlensensibilität der Tumorzellen zu erhöhen. Gleichzeitig geht es aber auch darum, im Vorfeld abzuschätzen, wer von einer Bestrahlung profitiert und wer nicht, um so im Einzelfall keine wirkungslose Therapie mit „wirkungsvollen“ Langzeitschädigungen zu vermeiden.

Ein wichtiges Indiz für das Ansprechen auf eine Strahlentherapie ist die Sauerstoffkonzentration im Tumorgewebe. Viele Mediziner plädieren deshalb für  Sauerstoffmessungen im Tumor. Hierzu gibt es zwei Möglichkeiten: eine direkte, bei der eine Messsonde an den Tumor herangeführt wird,  und eine indirekte, bei der Substanzen nachgewiesen werden, die die Tumorzellen infolge der verringerten Sauerstoffkonzentration bildet. Wie eine Studiengruppe unter der Leitung der Professoren Dirk Vordermark von der Strahlenklinik der Universität Halle und Peter Rodemann von der Klinik für Radioonkologie an der Universität Tübingen herausfand, eignet sich das Protein Osteopontin hierfür besonders gut als „Bioindikator“.  Dieses Eiweiß wird von sauerstoffunterversorgten Tumorzellen freigesetzt und kann durch eine einfache Blutprobe nachgewiesen werden.


Hohes Osteopontin – erhöhtes Rückfallrisiko

In ersten Untersuchungen konnten die Forscher bei Patienten mit Kopf-Hals-Tumoren den Zusammenhang zwischen hohen Osteopontin-Spiegeln und erhöhten Rückfallraten nach Strahlentherapie nachweisen.  Die Forscher aus Halle wollen das Osteopontin als Diagnostikmarker für die Strahlentherapie einsetzen. Dabei wollen sich die Mediziner aus Sachsen-Anhalt auch den Umstand zu  Nutze machen, dass es unterschiedliche Arten von Osteopontin gibt. Diese werden  - so die Vermutung der Wissenschaftler – in unterschiedlicher Häufigkeit im Tumorgewebe produziert. Einzelne Varianten des Proteins könnten nach Ansicht von Professor Vordermark deshalb auch Angriffsziele für eine Behandlung darstellen, mit deren Hilfe sich die Strahlenempfindlichkeit eines Tumors erhöhen lässt.

Das Eiweiß entsteht in unterschiedlichen Zelltypen, besonders häufig im Knochengewebe.  Osteopontin bildet zusammen mit Hydroxylapatit –einem Calciumphospatsalz mit hohem Härtegrad – das “mineralische Rückgrat“ der Knochen.  Das Protein hat aber noch ein „zweites Gesicht“; denn es spielt beim Fortschreiten vieler Krebserkrankungen eine gewichtige Rolle. Tumore benötigen Blutgefäße, um sich mit Sauerstoff und Nährstoffen zu versorgen.  Damit diese Versorgungsstränge wachsen können, geben die Krebszellen spezielle Botenstoffe in das umliegende Gewebe ab.  Osteopontin ist als Eiweiß an der Übertragung dieser Signale beteiligt. Deshalb produzieren viele Tumore das Protein in großen Mengen.  Nach Einschätzung von Professor Vordermark  wird  die Gefäßversorgung  von  Tumoren und deren Metastasierung durch  Osteopontin begünstigt. Allerdings:  „Je schneller Tumore wachsen, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich genügend Gefäße bilden, um den Tumor ausreichend mit Sauerstoff zu versorgen“, so der Direktor der Haller Poliklinik für Strahlentherapie.
Osteopontin hat deshalb eine wichtige Funktion als Katalysator für die Strahlenbehandlung. Denn das Molekül trägt dazu bei, dass die energiereichen Strahlen die Tumorzellen vernichten können. „Wenn wir Patienten mit hypoxischen (sauerstoffarmen) Tumoren besser erkennen, ließen sich diese mit speziell angepassten Therapien wirkungsvoller bekämpfen“, erklärt Vordermark.


Ein Hemmstoff kann Osteopontin unterdrücken

Zur Überprüfung ihrer Vermutung behandelten die Mediziner aus Halle Brustkrebszellen im Reagenzglas mit einem Hemmstoff, der
dafür sorgte, dass die Zellen weniger Osteopontin produzierten. Anschließend wurden die Zellen bestrahlt. Im Vergleich zu unbehandelten Zellen reagierten die Zellen mit weniger Osteopontin empfänglicher auf die  Bestrahlung.  Um den Effekt zu verstärken und die Therapie noch wirkungsvoller zu machen, experimentiert das Forscherteam jetzt in eine andere Richtung. Nach Auskunft von Professor Vordermark gibt es Hinweise darauf, dass nicht alle Osteopontin-Varianten in gleicher Weise die Strahlenempfindlichkeit von Tumorzellen beeinflussen. Die Forscher arbeiten daher jetzt daran, bestimmte Varianten selektiv zu unterdrücken und so deren Einfluss auf die Strahlenempfindlichkeit von Krebszellen zu untersuchen.

Auch Professor Peter Rodemann von der Universitätsklinik Tübingen hält es für möglich,  die Strahlenempfindlichkeit von Tumorzellen zu erhöhen: „Es ist ein viel versprechender Ansatz, auf molekularer Ebene Krebszellen so zu beeinflussen, dass diese nach einer Bestrahlung DNA-Schäden nicht mehr so gut reparieren können“, so seine Einschätzung. Allerdings gibt es hier von Seiten der Forschung noch einiges zu tun.  Noch fehlen Studien, die nachweisen, dass Osteopontin hier der richtige Anker für einen zellulären Angriff ist.  Rodemann warnt davor, die Ergebnisse von Experimenten aus dem Reagenzglas auf das komplexe Geschehen im Organismus von Tumorpatienten „eins zu eins“  zu übertragen.


Osteopontin als neuer Prognosemarker

Ziel von Professor Vordermark ist es, Osteopontin und seine Varianten auch als eigenständigen Prognosefaktor zu etablieren. Zusammen mit anderen Kriterien wie Tumorgröße, Stadium und Metastasierung könnte der Biomarker seiner Einschätzung die Prognose hinsichtlich der Überlebensaussichten der Patienten präzisieren.

Derzeit nehmen in Halle 97 Patienten mit fortgeschrittenem Lungenkrebs an einer klinischen Studie  teil.  Sie alle durchlaufen eine Strahlentherapie und bei allen wurde zu Beginn, am Ende und vier bis sechs Wochen nach Abschluss der Behandlung die Osteopontin-Konzentration im Blut gemessen.  Die ersten Zwischenergebnisse geben Hinweise darauf, dass Patienten mit niedrigen Osteopontin-Werten länger leben.  Die Mediziner aus Halle wollen die Endergebnisse der Studie noch in diesem Jahr vorstellen. Allerdings warnt auch Professor Vordermark noch vor allzu großer Euphorie hinsichtlich des Einsatzes von Osteopontin als Diangnostik-Marker. Denn das Protein kommt auch im Blut von Gesunden vor und es gibt noch keine exakten Grenzenwerte für die Unterscheidung: Tumor, ja oder nein und gute oder schlechte Sauerstoffversorgung.  Somit dürfte Osteopontin eher ein Marker sein,  um den Verlauf einer Therapie zu überwachen. (akk)

Literatur: Oskan F, Vordermark D: (2012) Quality of life after prophylactic cranial irradiation in locally advanced non-small-cell lung cancer. STRAHLENTHER ONKOL 188:363-4.



Von: Annette Kruse-Keirath