Hirntumoren bei Kindern: Gemeinsame Ursache

4. Juli 2013
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Die häufigsten Hirntumoren bei Kindern haben eine gemeinsame Ursache – einen überaktiven zellulären Signalweg. Dies entdeckte nun ein Verbund von Wissenschaftlern. Die Forscher fanden in allen 96 untersuchten Fällen Defekte in Genen, die an diesem Signalweg beteiligt sind.

Hirntumoren sind die Hauptursache der Krebssterblichkeit im Kindesalter. Selbst wenn eine Heilung erreicht wird, leiden die Kinder unter der belastenden Behandlung, die das heranwachsende Gehirn beeinträchtigen kann. Um neue Zielstrukturen für schonendere Behandlungen zu entdecken, setzen Krebsforscher auf die systematische Analyse aller Erbgutveränderungen der Tumoren. Mit diesem Ziel trat 2010 der Forschungsverbund PedBrain-Tumor an. Unter der Federführung von Prof. Stefan Pfister aus dem Deutschen Krebsforschungszentrum veröffentlichten die PedBrain-Forscher nun die Auswertung der ersten 96 Erbgut-Analysen von pilozytischen Astrozytomen.

Pilozytische Astrozytome sind die häufigsten Hirntumoren des Kindesalters. Diese Tumoren wachsen in der Regel sehr langsam. Oft sind sie aber chirurgisch schlecht zugänglich, sodass sie nicht vollständig entfernt werden können und daher wiederkehren. Die Erkrankung wird dadurch chronisch, die betroffenen Kinder sind oftmals schwer beeinträchtigt.

Bereits in ihren vorangegangenen Arbeiten hatten die Wissenschaftler um Professor Dr. Stefan Pfister und Dr. David Jones bei einem sehr großen Anteil der pilozytischen Astrozytome charakteristische Genveränderungen entdeckt. Sie betrafen alle einen wichtigen Signalweg der Zellen, die so genannte MAPK-Signalkaskade. Die Abkürzung steht für „Mitogen-aktivierte Protein-Kinase“. Dieser Signalweg umfasst in Serie hintereinander geschaltete Übertragungen von Phosphatgruppen vom einen Protein zum nächsten – die universelle Art der Zellen, Botschaften an den Zellkern zu übermitteln. Die MAPK-Signale regulieren zahlreiche grundlegende biologische Prozesse wie die Embryonalentwicklung oder die Differenzierung, das Wachstum und den Tod von Zellen.

Sicheres Indiz

„Wir hatten bereits vor einigen Jahren die Hypothese aufgestellt, dass pilozytische Astrozytome grundsätzlich aufgrund einer fehlerhaft aktivierten MAPK-Signalgebung entstehen“, sagt David Jones, der Erstautor der Arbeit. „Bei etwa einem Fünftel der Fälle hatten wir zunächst aber keine solchen Mutationen gefunden. Bei der Gesamtanalyse der Genome von 96 Tumoren sind wir jetzt bei drei weiteren am MAPK-Signalweg beteiligten Genen auf aktivierende Defekte gestoßen, die bisher beim Astrozytom noch nicht beschrieben worden waren.“

„Wir finden in den Tumoren neben den MAPK-Mutationen keine weiteren gehäuft auftretenden Erbgutveränderungen, die das Krebswachstum antreiben könnten. Das ist ein besonders sicheres Indiz dafür, dass überaktive MAPK-Signale notwendig dafür sind, dass ein pilozytisches Astrozytom entsteht“, sagt Studienleiter Stefan Pfister, der zusätzlich zu seiner Forschung als Kinderarzt im Universitätsklinikum Heidelberg arbeitet. Die Erkrankung ist daher ein Prototyp der wenigen Krebsarten, denen Störungen eines einzelnen biologischen Signalprozesses zugrunde liegen.

Zielgerichtete Wirkstoffe

Insgesamt enthält das Erbgut der pilozytischen Astrozytome weitaus weniger Veränderungen als etwa das der Medulloblastome, einem weitaus bösartigeren kindlichen Hirntumor. Der Befund steht im Einklang mit dem weniger aggressiven Wachstum der Astrozytome. Die Anzahl der genetischen Veränderungen stieg mit dem Alter der Betroffenen.

Etwa die Hälfte der pilozytischen Astrozytome entstehen im Kleinhirn, die übrigen 50 Prozent in verschiedenen anderen Hirnregionen. Die Kleinhirn-Astrozytome sind genetisch sogar noch deutlich homogener als die anderen Erkrankungen: In 48 der 49 untersuchten Fälle stießen die Forscher hier auf Fusionen zwischen dem BRAF-Gen, einer zentralen Komponente des MAPK-Signalwegs, und wechselnden Fusionspartnern.

„Die wichtigste Schlussfolgerung aus unseren Ergebnissen ist“, so der Studienleiter Stefan Pfister, „dass potentiell für alle pilozytischen Astrozytome zielgerichtete Wirkstoffe zur Verfügung stehen, die eine überaktive MAPK-Signalkaskade an verschiedenen Stellen der Kaskade blockieren können. Damit können wir hoffentlich zukünftig auch den Kindern helfen, deren Tumoren operativ schwer zugänglich sind.“

Originalpublikation:

Recurrent alterations in FGFR1 and NTRK2 represent novel therapeutic targets in childhood astrocytoma
Stefan M. Pfister et al.; Nature Genetics, DOI: 10.1038/ng.2682; 2013

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Medizin, Onkologie, Pädiatrie

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