Wie sich Metastasen im Gehirn bilden

Die Multiphotonen-Laser-Scanning-Mikroskopie macht die Entstehung von Hirnmetastasen in Echtzeit sichtbar

	Eine einzelne Lungenkrebszelle (rot) hat das Blutgefäß (grün) im Gehirn verlassen, bleibt aber weiterhin in engem Kontakt damit. © Yvonne Kienast

Aus Krebstumoren von Lungen, Brust oder Haut entwickeln sich oft Metastasen im Gehirn, die schließlich zum Tod des Patienten führen. Mit einer speziellen Technik der Fluoreszenzmikroskopie haben jetzt deutsche Forscher die einzelnen Schritte der Metastasenbildung bei Mäusen sichtbar gemacht. Unter anderem konnten sie zeigen, wie das Medikament Avastin, das die Entstehung neuer Blutgefäße verhindert, das Wachstum dieser Hirntumoren hemmt. Das Tiermodell ermöglicht es erstmals, nach neuen Wirkstoffen zu suchen, die gezielt bestimmte Schritte der Krebsausbreitung blockieren. Damit könnte das Wachstum von Metastasen bereits im Anfangsstadium verhindert werden, schreiben die Mediziner im Fachjournal "Nature Medicine".

"Verbesserte Krebstherapien haben die Überlebenszeiten verlängert. Aber das bedeutet auch, dass für mehr Patienten die Gefahr besteht, Metastasen im Gehirn zu entwickeln", sagt Frank Winkler, Leiter der Forschungsgruppe Neuroonkologie an der Neurologischen Klinik und Poliklinik der Universität München. Um zu verstehen, wie die Metastasen entstehen, setzten die Forscher eine spezielle Form der Fluoreszenzmikroskopie ein, die Aufnahmen im lebenden Gewebe ermöglicht. Mithilfe der Multiphotonen-Laser-Scanning-Mikroskopie konnten sie bis zu einem halben Millimeter tief in das Gehirn von Mäusen blicken. Dazu wurden die Blutgefäße mit einem grünen Fluoreszenzfarbstoff markiert, während die injizierten Krebszellen genetisch so verändert waren, dass sie ein rot fluoreszierendes Protein bildeten.

Über einen längeren Zeitraum - in einigen Fällen mehrere Wochen lang - beobachteten die Forscher, wie einzelne Krebszellen aus den Blutgefäßen in das Hirngewebe übertraten und sich dort vermehrten. Dabei konnten sie vier kritische Phasen unterscheiden: Zunächst muss sich die Krebszelle an einer Verzweigung eines Blutgefäßes festsetzen, dann die Gefäßwand durchdringen und sich an deren Außenseite anlagern. Nur im dauerhaften engen Kontakt mit einem Blutgefäß können sich Mikrometastasen bilden, die aus 4 bis 50 Zellen bestehen. Im vierten Schritt verschmelzen benachbarte Mikrometastasen, lösen das Wachstum neuer Blutgefäße aus und vergrößern sich zu klinisch relevanten Tumoren.

Jeder dieser einzelnen Schritte kann misslingen, so dass die Krebszellen absterben, sagt Winkler. Es sei aber auch möglich, dass sie in einem Ruhezustand verharren und oft erst Jahre später Tumoren bilden. Eine Behandlung mit dem Krebsmittel Avastin verhinderte das Wachstum neuer Blutgefäße, so dass sich die Mikrometastasen nicht weiterentwickeln konnten. Jetzt wollen die Forscher weitere Arten von Krebsmitteln daraufhin testen, ob auch andere kritische Entwicklungsphasen der Metastasenbildung gehemmt werden können. Gegen Metastasen gerichtete neue Medikamente werden dringend benötigt.