Knochen aus Gel: Forscher beobachten, wie sich Brustkrebs ausbreitet

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.

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.