Gesundheit: Was lange gärt

Otto Warburg war einer der prominentesten Forscher seiner Zeit. 1931 bekam er den Medizin-Nobelpreis. Doch seine Lieblingsidee aus dem Jahr 1924, der er bis zu seinem Tod im Jahr 1970 treu blieb, stieß in der Fachwelt auf Skepsis. Neue Forschungen könnten dem „Kaiser von Dahlem“ vom Berliner Kaiser-Wilhelm-Institut für Zellphysiologie nun späte Genugtuung bereiten.

Denn die Erkenntnisse geben der als „Warburg-Hypothese“ bekannt gewordenen Idee wieder Auftrieb. Warburg war davon überzeugt, die Ursache des Wucherns von Krebszellen in einer Besonderheit ihres Stoffwechsels gefunden zu haben. Nämlich in ihrer Eigenart, zur Energiegewinnung eher die Vergärung von Zucker als die Verbrennung von Sauerstoff zu nutzen (siehe Infokasten). Das macht die Krebszellen unabhängiger von der Sauerstoffversorgung durch die Blutgefäße.

Warburgs These geriet in Misskredit, weil sich nicht alle Tumorarten so auffällig des Gärungsprinzips bedienen. Vor allem aber lieferte die Genforschung neue Erklärungsmöglichkeiten für die Entstehung von Krebs. Sechs Merkmale nennt etwa der Krebsforscher Robert Weinberg vom Whitehead-Institut in Massachusetts, in denen sich Tumorgewebe von gesunden Zellgebilden unterscheidet.

Den Stoffwechsel erwähnt Weinberg nicht – dafür aber die Unempfindlichkeit gegenüber wachstumsbremsenden Signalen und programmiertem Zelltod, grenzenlose Fähigkeit zur Vermehrung, Neubildung von Blutgefäßen und Eindringen in entfernt liegendes Gewebe.

Darauf Einfluss zu nehmen, ist gegenwärtig die große Hoffnung für die Behandlung. „Die modernen Konzepte wollen auf der genetischen Ebene in Signalketten eingreifen“, charakterisiert der Mediziner und Molekularbiologe Jens Reich vom Max-Delbrück-Centrum (MDC) in Berlin-Buch die Stoßrichtung.

Doch das noch junge Interesse für die Signalketten und die alte Stoffwechsel-Theorie scheinen sich keineswegs auszuschließen. Dies zeigt etwa eine Arbeit der Gruppe um Paul Hwang vom Nationalen Institut für Herz, Lunge und Blut in Bethesda (US-Bundesstaat Maryland), die online im Fachblatt „Science“ erschienen ist. Demnach können Veränderungen des Gens p53, die bei Krebserkrankungen typischerweise auftreten, die Balance zwischen Gärung und Zellatmung durcheinander bringen.

Zudem konnten Forscher vom Institut für Ernährungswissenschaften der Uni Jena und dem Deutschen Institut für Ernährungsforschung (DIfE) in Potsdam zeigen, dass sich der Stoffwechsel von Mäuse-Leberzellen mit genetischer Manipulation verändern lässt. Die Zellatmung der Nager wurde schwächer, wenig später wuchsen in ihrer Leber Tumore. Was ihnen aufgrund der genetischen Veränderung fehlte, war das Eiweiß Frataxin, das offensichtlich den oxidativen Stoffwechselweg ebnet.

Bei einer weiteren Studie sorgten die Forscher dann dafür, dass das Protein in verschiedenen Darmkrebs-Zelllinien besonders stark produziert wurde. Damit gelang es, die Krebszellen zu verstärkter Zellatmung zu animieren. Mit dem Erfolg, dass sie – im Reagenzglas – deutlich langsamer wuchsen. Dann injizierten die Forscher Krebszellen, die verstärkt Frataxin produzierten, in Versuchstiere. Das Ergebnis: Es wuchsen deutlich seltener Tumore. „Der Tumor hört im Prinzip auf zu wachsen, weil er gegen seinen Willen vermehrt Sauerstoff verbraucht“, so fasst Projektleiter Michael Ristow das Ergebnis der Studie, die im „Journal of Biological Chemistry“ (Band 281, Seite 977) erschienen ist, zusammen.

Berührungspunkte gibt es dabei auch zur umstrittenen Sauerstoff-Mehrschritt-Therapie, vor Jahrzehnten von Manfred von Ardenne entwickelt, der auch mit Warburg in Kontakt stand. Ristow bezweifelt jedoch, dass es reicht, Tumorzellen mehr Sauerstoff anzubieten, um ihre Kraftwerke, die Mitochondrien, zu aktivieren und sie so zur Sauerstoffverbrennung zu animieren.

Ristow setzt auf molekularbiologische Methoden und will nach Substanzen suchen, die den Stoffwechsel der Mitochondrien in Tumorzellen aktivieren können. Hoffnungen auf schnelle Entwicklung von Medikamenten dämpft der Internist aber. Zunächst gehe es um das Verstehen des bösartigen Wachstums. „Ich finde es faszinierend, mich mit modernen Techniken einer alten, 20 Jahre lang vernachlässigten, jedoch nie wirklich diskreditierten Theorie zuzuwenden.“ Dass mit neuen Erkenntnissen auch alte Fragen und nicht zuletzt fast vergessene Forscher wieder aktuell werden können, findet auch Jens Reich sehr spannend.

Adelheid Müller-Lissner