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Knochen aus Gel: Forscher beobachten, wie sich Brustkrebs ausbreitet

Brustkrebs kann Knochen befallen – Dresdner Forschende wollen verstehen, wie das passiert.
Knochenmetastasen treffen Frauen mit Brustkrebs. Ein neues Labormodell von Leipziger Forschenden soll helfen, die Ausbreitung der Metastasen zu verstehen. © KI-geniert mit ChatGPT
Von: Wissensland
Wenn Brustkrebs den Knochen befällt, beginnt das im Verborgenen . Bislang war dieser Prozess kaum zu beobachten. Forscherin Jana Sievers-Liebschner vom Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden hat mit Kollegen ein Gel-Modell entwickelt, das Knochengewebe täuschend echt nachahmt. Damit lässt sich erstmals verfolgen, wie Krebszellen in den Knochen eindringen – und was sie aufhalten kann.

Jedes Jahr erhalten Tausende Frauen in Deutschland eine Brustkrebsdiagnose. Laut Robert Koch Institut wurde die Erkrankung im Jahr 2023 hierzulande bei insgesamt 75.090 Frauen neu diagnostiziert. Besonders gefährlich wird sie, wenn Krebszellen den Knochen befallen. In diesen Fällen sprechen Mediziner von Knochenmetastasen.

Wie genau das im frühesten Stadium abläuft, war bislang kaum zu beobachten. Forschende um Jana Sievers-Liebschner vom Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden (IPF) haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern ein neuartiges Labormodell entwickelt, das genau das ermöglicht.

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Knochen aus Gel – im Labor nachgebildet

Das Herzstück der Forschung ist eine Kombination aus zwei speziellen Gelmaterialien. Das erste Gel hat hauchdünne Poren. Sie sind so fein, dass nur einzelne Moleküle hindurchpassen. Es enthält die Krebszellen und ahmt weiches Körpergewebe nach. Das zweite Gel ist grobporiger aufgebaut und bildet die Struktur des Knochengewebes nach. Es kann zusätzlich mit knochenähnlichen Mineralen versehen werden, ähnlich denen, die auch im menschlichen Knochen vorkommen. Zwischen beiden Bereichen können Krebszellen wandern. Ähnlich wie bei der Ausbreitung im Körper.

Unter dem Mikroskop untersuchte das Team, wie unterschiedlich aggressive Brustkrebszellen in dieses Knochen-Gel eindringen. Dabei zeigte sich: Ein Botenstoff namens SDF-1, ein Signalstoff, der im Knochengewebe besonders häufig vorkommt, lockt Krebszellen an, fördert ihr Überleben und unterstützt ihr Eindringen in das Knochenmodell. Die knochenähnlichen Mineralstrukturen veränderten dieses Verhalten deutlich. Sie schwächten bestimmte Lockreize wie SDF-1 ab und beeinflussten zugleich die Genaktivität der Krebszellen. also die Frage, welche Programme in der Zelle angeschaltet werden. Besonders aggressive Krebszellen entwickelten dabei Eigenschaften, die mit erhöhter Anpassungsfähigkeit und Invasivität verbunden sind.

Weniger Tierversuche, schnellere Therapien

Das Modell ist nicht nur ein Werkzeug zum Verstehen. Es kann auch eingesetzt werden, um neue Medikamente gegen Metastasen systematisch zu testen. Bisher waren dafür häufig Tierversuche nötig. Das neue Gel-System bietet eine kontrollierbare Alternative im Labor und könnte so helfen, Wirkstoffe gezielter und schneller zu prüfen.

Jana Sievers-Liebschner forschte dabei eng mit Claudia Fischbach von der Cornell University in New York sowie Peter Fratzl vom Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam zusammen. Knochenmetastasen entstehen oft früh im Krankheitsverlauf, lange bevor sie erkannt werden. Wer diese ersten Schritte besser versteht, kann früher eingreifen. Das eröffnet neue Perspektiven für die Entwicklung gezielter Therapien gegen Brustkrebs im Knochen.

Originalpublikation:
Sievers-Liebschner et al. Mineralized Cryogel/Hydrogel Constructs to Recapitulate Early Breast Cancer Bone Metastasis In Vitro. Advanced Science (2025). 

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