Eine Stammzelltransplantation kann bei Patienten mit akuter myeloischer Leukämie (AML) eine wirksame Therapie sein. Mitunter kann der Blutkrebs aber auch zurückkehren. Dabei dürfte Milchsäure, die von den Krebszellen gebildet wird und die Immunzellen schwächt, eine zentrale Rolle spielen, haben Forscherinnen und Forscher der Med-Uni Graz gemeinsam mit internationalen Kollegen jüngst publiziert. Es wurde auch ein Weg gefunden, der die blockierende Wirkung aufhebt.

AML gilt als die häufigste Blutkrebsform bei Erwachsenen – und sie ist nicht leicht zu therapieren. Eine Transplantation von Immunstammzellen gesunder Spender führt bei knapp der Hälfte der Patienten zur Heilung. Bei den anderen kehrt die Erkrankung jedoch wieder zurück. Strategien zur Verbesserung der Wirkungsweise dieser Therapie werden dringend benötigt und auch von europäischen Forschergruppen gesucht.

Weiße Blutkörperchen im Zentrum

Im Zuge einer Stammzelltransplantation wird in der Regel das gesamte blutbildende System durch eine Chemo- oder Strahlentherapie weitgehend zerstört und anschließend durch die Transplantation von Blutstammzellen wieder aufgebaut. Dabei wird neben der gesamten Blutbildung auch das Abwehrsystem eines gesunden Spenders auf den Patienten übertragen, welches dann zur Bekämpfung der Leukämie beitragen kann.

Im Zentrum des Interesses vieler Wissenschafter stehen seit längerem bestimmte weiße Blutkörperchen – die T-Zellen. Diese Zellen des Immunsystems gelten als Hauptvermittler der Anti-Tumor-Antwort des Körpers. Doch die Krebszellen haben diverse molekulare Tricks parat, um die T-Zellen von ihrem Gegenangriff abzuhalten.

So haben die Forscher des Universitätsklinikums Freiburg unter der Leitung von Robert Zeiser in Kooperation mit dem Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik und Forschern der Medizinischen Universität Graz jüngst gezeigt, dass die Tumorzellen mithilfe von Milchsäureproduktion der Immunantwort entgegenarbeiten.

Frage des Stoffwechsels

"Unsere Plattform für integrative Metabolismusforschung sollte herausfinden, welche Metaboliten die Krebszellen aussenden und wie sie T-Zellen beeinflussen", berichtete Tobias Madl, Leiter der Arbeitsgruppe "Integrative Strukturbiologie und Metabolomik" am Gottfried-Schatz-Forschungszentrum für zelluläre Signaltransduktion, Stoffwechsel und Altern an der Med-Uni Graz.

Die Wissenschafter haben mithilfe der Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) den Stoffwechsel der Krebszellen unter die Lupe genommen. Sie konnten nachweisen, dass die Blutkrebszellen bei AML große Mengen an Milchsäure bilden und an ihre Umgebung abgeben. Die Forscher erkannten bei der Untersuchung der Zellproben auch, dass diese Säure wiederum den Stoffwechsel der T-Zellen verändert, wodurch die Vermehrung der Immunzellen und deren Wirkung gestört wurde.

Dieser Mechanismus könnte laut den Grazer Forschern für das Wiederauftreten der Leukämie nach erfolgter Stammzelltransplantation zentral sein. "Es war für uns schon spannend zu sehen, wie solche einfachen Moleküle so einen großen Einfluss haben können und das Immunsystem deaktivieren", sagte Madl.

Säure neutralisieren

Zugleich hat das Forscherteam einen Weg gefunden, wie die störende Einwirkung auf die T-Zellen neutralisiert werden kann: "Natriumbicarbonat neutralisiert die schädliche Wirkung der Milchsäure und wandelt sie sogar in einen Energielieferanten für die T-Zellen um. So werden diese für die Bekämpfung der Tumorzellen fit gemacht", ging Erstautorin Franziska Uhl von Zeisers Arbeitsgruppe am Universitätsklinikum Freiburg per Aussendung ins Detail.

Das Natriumsalz der Kohlensäure ist bereits für Patienten mit schwerer AML bei einer Störung des Säure-Base-Haushalts als Medikament zugelassen. In Verbindung mit einer Immuntherapie wurde die Wirkung bisher jedoch nicht untersucht. Die Ergebnisse wurden jüngst im Fachmagazin "Science Translational Medicine" veröffentlicht.

Durch die Gabe von Natriumbicarbonat – das bekannt dafür ist, Säuren zu neutralisieren – konnte die Funktion der T-Zellen sowohl im Mausmodell als auch bei Patienten zurückgewonnen werden: "Der Stoffwechsel der T-Zellen verbesserte sich durch die Behandlung deutlich", berichtete Zeiser. "Wir gehen davon aus, dass so eine effektive Bekämpfung der Tumorzellen möglich wird", sagte der Forscher. Wie stark sich das Überleben der Patienten dadurch langfristig verbessert, sollen weitere Studien zeigen. "Die therapeutische Behandlung mit Natriumbicarbonat ist wenig toxisch und wird im Rahmen einer umfangreichen klinischen Studie nun genauer untersucht", blickte Madl in die Zukunft. (APA, 8.11.2020)