Bei Mäusen, die an Brustkrebs erkrankt sind, kann eine geringere Aufnahme des Vitamins B5 dazu führen, dass das Tumorwachstum verlangsamt wird. Dies fanden Forschende des Alternsforschungs-Exzellenzclusters CECAD der Universität zu Köln und des britischen Francis Crick Institutes, der britischen National Physical Laboratory (NPL) und dem Imperial College London heraus.
In ihrer Studie untersuchte das Team die Stoffwechsel-Auswirkungen eines der wichtigsten krebsauslösenden Gene namens Myc. In Tumorzellen, in denen Myc stark aktiv ist, stört es normale Prozesse, treibt das Zellwachstum an und macht die Tumorzellen auch von bestimmten Nährstoffen wie etwa dem Vitamin B5 abhängig.
Vitamin B5 wird auch als Pantothensäure bezeichnet und kommt insbesondere in Vollkornprodukten, Hülsenfrüchten, Eiern, Nüssen und Pilzen vor. Dieser Nährstoffbedarf des Tumors könnte in Zukunft als potenzieller therapeutischer Angriffspunkt genutzt werden.
Tumor-Modell mit zwei Zelltypen verwendet
Da es schwierig ist, Stoffwechsel-Abhängigkeiten in menschlichen Tumoren angemessen zu identifizieren und nachzuverfolgen, weil die Menge an Myc im Tumor stark variieren kann, entwarfen die Forschenden ein vereinfachtes Tumor-Modell, bei dem es genau zwei Zelltypen gibt: die einen Tumorzellen leuchten grün und haben viel Myc, die anderen leuchten rot und haben wenig Myc.
Diese klare Unterteilung erlaubte erstmalig die Untersuchung des Stoffwechsels von verschiedenen Tumorzelltypen innerhalb desselben Tumors. Durch den Einsatz der sogenannten bildgebenden Massenspektrometrie stellten die Forschenden fest, dass sich Vitamin B5 in den Bereichen, wo viel Myc vorliegt, anreicherte. Dieses konnten sie im Folgenden sowohl bei Mäusen, in die menschlich Tumore transplantiert worden waren, als auch in Biopsien von Patientinnen mit Brustkrebs beobachtet.
Wenn viel Myc in den Zellen vorliegt, erhöht sich die Menge eines Multivitamin-Transporters, der mehr Vitamin B5 in die Zellen eintreten lässt. Als die Forschenden die Zellen dazu brachten, mehr Moleküle zu produzieren, aus denen diese Transporter aufgebaut werden, gelangte mehr Vitamin B5 in die Zellen – selbst in Myc-inaktiven Zellen. Dies reichte aus, um ein schnelleres Wachstum dieser Zellen zu ermöglichen, ähnlich wie es Myc normalerweise tun würde.
Verringerte Wachstumsgeschwindigkeit durch Vitamin B5-Mangel
Als sie Mäuse mit einer Vitamin-B5-reduzierten Diät fütterten, stellten die Wissenschaftler:innen fest, dass deren Tumore, die eine Mischung aus Myc-inaktiven und Myc-aktiven Tumorzellen aufwiesen, langsamer wuchsen als Tumore bei Mäusen, die mit einer Standarddiät gefüttert wurden.
Normalerweise wachsen Myc-aktive Zellen schneller als Myc-inaktive, doch ohne Vitamin-B5 verloren sie jedweden Wachstumsvorteil, und beide Zelltypen wuchsen nun gleichermaßen langsamer. Dasselbe passierte auch im menschlichen Brustkrebsgewebe, wenn es in Mäuse übertragen worden war.
Das Team geht davon aus, dass diese Verbindung zum Tumorwachstum auf die Schlüsselrolle zurückzuführen ist, die Vitamin B5 im Stoffwechsel spielt. Einmal in die Zellen aufgenommen, wird es in ein Molekül namens Coenzym A umgewandelt, das wiederum in vielen Stoffwechselwegen verwendet werden kann. Dies führt zu mehr Energie und zur Produktion von Substanzen wie Fetten, Proteinen und Kohlenhydraten, was der Zelle das Wachstum ermöglicht.
Tumore schwächen ohne Immunsystem zu beeinträchtigen
Obwohl die Studie Vitamin B5 mit dem Tumorwachstum verknüpft, wäre es zu einfach, die Vitamin B5-Zufuhr für Menschen mit Krebs einfach einzuschränken – denn Vitamine sind auch wichtig für das Immunsystem, um gegen den Tumor anzukämpfen. Die Forschenden entwickeln nun Strategien, um die Tumore gezielt zu schwächen, ohne das Immunsystem zu beeinträchtigen, um die Wahrscheinlichkeit eines günstigen klinischen Ergebnisses für die Patienten zu erhöhen.
Dr. Peter Kreuzaler, Gruppenleiter am Alternsforschungs-Exzellenzclusters CECAD der Universität zu Köln und ehemaliger Postdoktorand im Labor für Onkogene und Tumorstoffwechsel am Crick Institute sagt: „Früher wurde der Tumorstoffwechsel im Großen gemessen und konnte nicht allzu viele Einblicke in die Nutzung von Molekülen wie Vitaminen in verschiedenen Tumorarealen geben. Durch den Einsatz einer spezialisierten Bildgebungstechnik mit hoher Auflösung in dieser Studie konnten wir sehen, wie sich der Stoffwechsel innerhalb eines Tumors unterscheidet, und dass das Entfernen nur eines Vitamins eine Kaskade von krebsfördernden Ereignissen stoppt.“
Aber das sei noch nicht das gesamte Bild, so Kreuzaler: „Die Mäuse, die in dieser Studie verwendet wurden, hatten ein geschwächtes Immunsystem, daher sind die nächsten Schritte, die Auswirkungen des Entfernens von Vitamin B5 in einem starken Immunsystem zu beobachten.“
Forschende entwickeln Indikator-Moleküle
Die Kontrolle des Vitamin-B5-Spiegels könnte auch als Biomarker verwendet werden, um Forschenden und Ärzten und Ärztinnen dabei zu helfen, die genetische Zusammensetzung des Tumors einer Person zu verstehen. In Zusammenarbeit mit dem King’s College London entwickelt das Team auch Indikator-Moleküle – sogenannte Tracer – für Vitamin B5. Diese könnten verwendet werden, um Patienten zu identifizieren, die mit einer höheren Wahrscheinlichkeit auf Myc-spezifische Behandlungen in klinischen Studien ansprechen werden.
Quelle: Universität zu Köln
Publikation: Kreuzaler, P., Inglese, P., Ghanate, A. et al.; Vitamin B5 supports MYC oncogenic metabolism and tumor progression in breast cancer; nature metabolism, 2023; DOI: 10.1038/s42255-023-00915-7
