„Stammzellen sind sehr faszinierend, wobei allerdings das Wissen über diese unbegrenzt teilungsfähigen Zellen noch lückenhaft ist. Von der weiteren Erforschung der Stammzellen erwarten wir wichtige Impulse für die Entwicklung von Therapien, mit denen wir bei Blutkrebserkrankungen möglichst früh in die pathologischen Prozesse eingreifen können“, erklärt Dr. Simon Haas, der eine Arbeitsgruppe im gemeinsamen Forschungsfokus des Berlin Institute of Health in der Charité (BIH), der Charité – Universitätsmedizin Berlin sowie des Max Delbrück Centers leitet.
Nach Stationen u.a. am Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ), am Massachusetts Institute of Technology (MIT) und an der Harvard University in Boston, USA, kam der bereits mehrfach ausgezeichnete Nachwuchswissenschaftler 2020 nach Berlin. Hier leitet Simon Haas eine Arbeitsgruppe, die im gemeinsamen Forschungsfokus „Single Cell-Ansätze für die Personalisierte Medizin“ des Berlin Institute of Health in der Charité (BIH), des Max Delbrück Centers und der Charité – Universitätsmedizin Berlin angesiedelt ist.
Simon Haas und sein Team sind „Kommunikationsforscher*innen“: Sie interessierten sich für die Kommunikation zwischen Stammzellen und Immunzellen. Auch in der Hämatoonkologie setzt man große Hoffnungen auf neuartige Immuntherapien, die die Schlagkraft des körpereigenen Immunsystems gegenüber Krebszellen erhöhen.
Kommunikation der Zellen dechiffrieren
Voraussetzung für die Entwicklung solcher Therapien: Man muss die Kommunikation zwischen Krebszellen und Immunzellen möglichst genau verstehen. Wenn T-Zellen anhand bestimmter Signale erkennen, dass eine Zelle entartet ist, können sie deren Elimination auslösen. Allerdings scheitert die frühzeitige Elimination oft daran, dass Krebszellen verräterische Signale unterdrücken bzw. die Immunzellen mit anderen Täuschungsmanövern manipulieren.
Simon Haas plant einen großen Lauschangriff, um die Kommunikation zwischen Stammzellen und Immunzellen zu dechiffrieren. Ein wichtiger Erfolg war die Entdeckung, dass Stammzellen auf ihrer Oberfläche sogenannte MHC-II-Moleküle exprimieren und darüber mit spezifischen T-Zellen, den sogenannten T-Helfer-Zellen, kommunizieren.
Das war laut Haas eine Riesenüberraschung. Laut der bis dahin geltenden Lehrmeinung sind nur bestimmte Immunzellen wie Makrophagen und B-Zellen in der Lage, mit Hilfe von MHC-II-Molekülen Antigene zu präsentieren, um so Abwehrreaktionen gegen Viren oder Bakterien in die Wege zu leiten.
Interaktion mit T-Zellen
Weil sich Stammzellen, die laufend für Nachschub an frischen Blutzellen sorgen, unbegrenzt teilen, besteht ein relevantes Risiko, dass während dieses als Hämatopoese bezeichneten Vorgangs entartete Zellen entstehen und sich verbreiten. Da macht es Sinn, dass sich T-Zellen vor Ort aufhalten, um verdächtige Zellen mit Krebspotenzial umgehend aus dem Verkehr zu ziehen.
Die hohe Effektivität – wenn auch nicht Unfehlbarkeit – dieses Schutzmechanismus basiert darauf, dass entartete Stammzellen mit T-Zellen direkt kommunizieren und signalisieren, dass mit ihnen etwas nicht stimmt, ohne dass weitere Immunzellen zur Antigenpräsentation hinzugezogen werden müssen. Die Interaktion mit den T-Zellen führt dazu, dass die entarteten Stammzellen zügig aus dem System entfernt werden. Die potenzielle Gefahr der Blutkrebsentstehung ist damit abgewendet.
Bei ihrem großen Lauschangriff bedienen sich die Forscher der Einzelzell-Analyse, die Simon Haas für seine Zwecke weiterentwickeln möchte. Er ist mit seinem Team am Berliner Institut für Medizinische Systembiologie (MDC-BIMSB) untergebracht, das dafür hervorragende technische Voraussetzungen bietet.
Zellstrategien entschlüsseln
„Mit der innovativen Methodik wollen wir Millionen von Zellpaaren aus Stammzellen und Immunzellen, die gerade miteinander kommunizieren, auf relevante Signale hin untersuchen. Was uns u.a. interessiert: Welche Signale führen zur Elimination einer entarteten Zelle? Welche Signale blockieren den Angriff der Immunzellen? Und auch die zeitlichen Abläufe sind nicht zuletzt mit Blick auf therapeutische Interventionen wichtig: In welchen Krankheitsstadien spielt sich welche Art der Interaktion ab?“
Wenn man wüsste, mit welchen Strategien es manche entarteten Zellen schaffen, den T-Zellen unbehelligt zu entkommen, könnte man zielgenau dort ansetzen. Man könnte versuchen, die listigen Manöver der Krebszellen außer Kraft zu setzen. Ziel ist, möglichst früh in den Prozess der Leukämieentstehung einzugreifen. Dann würden die Chancen auf Heilung deutlich steigen.
„Im Idealfall“, sagt Simon Haas, „werden wir irgendwann in der Lage sein, den pathologischen Prozess zu stoppen, bevor die Blutkrebserkrankung überhaupt zum Ausbruch kommt.“ Derzeit entwickelt die Forschungsgruppe hochpräzise Diagnose- und Prognoseansätze, die eine frühe Krankheitserkennung und personalisierte Behandlungsstrategie ermöglichen.
