Mit Computermodellen der Architektur von Tumoren auf der Spur

Die Krebstherapie ist einer der komplexesten Bereiche der Medizin, weil jeder Tumor anders ist. Aus einer entarteten Krebszelle wächst ein Mosaik aus Zellpopulationen heran, die sich laufend neue Mutationen aneignen. Und jede dieser Zellpopulationen – sogenannte Klone – kann anders auf die Therapie reagieren.

Moderne Therapieansätze bekämpfen gezielt diejenigen Klone, die wesentlich zum Wachstum des Tumors beitragen. Ärztinnen und Ärzte entnehmen dabei Tumorgewebe und bestimmen die relative Grösse der verschiedenen Zellpopulationen sowie deren spezifische Mutationen mittels DNA-​Sequenzierung.

Ob und wieso sich eine bestimmte Zellpopulation in einem Tumor durchsetzt, bleibt jedoch oft unklar; die weitere Krebsentwicklung vorherzusagen und darauf basierend die richtige Therapie zu wählen, ist entsprechend schwer.

Nun hat ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Niko Beerenwinkel, Professor am Departement Biosysteme der ETH Zürich in Basel, gezeigt, dass die Gewebearchitektur bei verschiedenen Krebsarten entscheidend dazu beiträgt, wie sich Zellpopulationen in den Tumoren ausbreiten.

Die Forschenden simulierten dazu die Tumorentwicklung mit einem Computermodell, das anders als bisherige Modelle auch die zelluläre Struktur verschiedener Gewebe berücksichtigt. Ihre Resultate veröffentlichten sie im Fachmagazin Nature Ecology and Evolution.

«Die Zellpopulationen in Tumoren konkurrieren miteinander um limitierende Ressourcen wie den Platz, Nährstoffe und Sauerstoff», erklärt Robert Noble, Erstautor der Studie. Ob eine neue Mutation einer Zellpopulation einen Überlebensvorteil verschafft, hängt daher davon ab, wie diese mit benachbarten Zellen interagiert.