Neue Forschungsergebnisse könnten die Krebsbehandlung im Zeitalter der KI verändern.

(Dan Tri) – Neue Erkenntnisse über die innere Uhr und den Zellstoffwechsel gelten als Schlüssel zur Entwicklung effektiverer Krebsbehandlungen im Zeitalter der künstlichen Intelligenz.

Im Rahmen der VinFuture 2025 Science and Technology Week präsentierte Professor Dang Van Chi auf dem Workshop „Fortschrittliche Materialien, Energietechnologie und Gesundheitswesen im Zeitalter der künstlichen Intelligenz“ Forschungsergebnisse, die zeigen, dass zirkadiane Rhythmen und der Zellstoffwechsel eine Schlüsselrolle bei der Bestimmung der Wirksamkeit von Immuntherapie und zielgerichteten Medikamenten spielen.

Professor Dang Van Chi spricht über „Biologische Rhythmen, Krebsstoffwechsel und Immuntherapie“ (Foto: Hai Yen).

Zirkadiane Rhythmen spielen eine entscheidende Rolle bei der Kontrolle von Krebszellen.

Der zirkadiane Rhythmus gilt als eines der wichtigsten Regulationssysteme des menschlichen Körpers. Dieser Mechanismus wird durch ein Gennetzwerk gesteuert, das in einem 24-Stunden-Zyklus aktiv ist. BMAL1 und CLOCK sind zwei zentrale Faktoren, die Schlaf, Energiestoffwechsel, Hormonhaushalt und Homöostase regulieren.

Wenn die biologische Uhr rhythmisch funktioniert, haben Zellen klar definierte Arbeits- und Ruhezeiten. Gerät dieser Rhythmus aus dem Takt, ist die Fähigkeit zur DNA-Reparatur reduziert und viele Lebensprozesse werden gestört.

Analysen, die in Cell Metabolism und Nature Reviews Cancer veröffentlicht wurden, zeigen, dass Störungen des zirkadianen Rhythmus nicht nur Schlaf und Stoffwechsel beeinträchtigen, sondern auch das Immunsystem schwächen. Werden Immunzellen zum falschen Zeitpunkt aktiviert, fällt es dem Körper schwerer, abnorme Zellen zu erkennen und zu eliminieren, die zu Krebszellen werden können.

Um diesen Mechanismus besser zu verstehen, greifen Wissenschaftler häufig auf Tiermodelle zurück. Dies ist die Standardmethode in der biomedizinischen Forschung, da sich so Gene, Lebensumgebung und Zellaktivität kontrollieren lassen, was bei Studien am Menschen nicht möglich ist. In vielen Experimenten werden Mäuse gewählt, weil ihre Genetik und ihre biologischen Mechanismen denen des Menschen ähneln.

Als Forscher das BMAL1-Gen bei Mäusen entfernten, zeigten die Tiere eine Reihe von Anzeichen für Störungen wie vorzeitiges Altern, Stoffwechselstörungen und eine schnellere Tumorbildung als normal.

Diese Ergebnisse legen nahe, dass Zellen, wenn die zirkadiane Uhr außer Kraft gesetzt ist, ihre Fähigkeit zur kontrollierten Zellteilung verlieren und anfälliger für einen Zustand abnormaler Proliferation sind.

Professor Dang Van Chi erklärte diesen Mechanismus wie folgt: „Die biologische Uhr ist wie eine Kommandozentrale. Sie entscheidet, wann Zellen aktiv sein sollen und wann sie ruhen müssen, um sich zu regenerieren. Wenn dieser Mechanismus gestört ist, gerät die Zellteilung aus dem Gleichgewicht und es entstehen Bedingungen für die Entstehung von Krebszellen.“

Auch die Aktivität des Immunsystems wird vom zirkadianen Rhythmus beeinflusst. Zahlreiche internationale Studien haben gezeigt, dass T-Zellen und Makrophagen morgens am aktivsten sind.

Dies dürfte der Grund dafür sein, dass Patienten in dieser Phase tendenziell besser auf eine Immuntherapie ansprechen. Ein auf biologischen Zeitpunkten basierender Behandlungsansatz verspricht eine höhere Wirksamkeit und weniger unnötige Nebenwirkungen.

Die metabolische Umprogrammierung schafft die Voraussetzungen für unkontrollierte Zellteilung.

In seinem Vortrag über die molekularen Mechanismen von Krebs betonte Professor Chi die zentrale Rolle des MYC-Gens. Es zählt zu den einflussreichsten Krebsgenen und tritt bei den meisten häufigen Krebsarten auf.

Dieses Gen fördert nicht nur die Zellteilung, sondern stört auch den zirkadianen Rhythmus der Zelle. Wird der molekulare Rhythmus gestört, entgehen Krebszellen den natürlichen Kontrollmechanismen und vermehren sich unkontrolliert.

Während seiner Zeit an der University of California San Francisco wies Professor Chi erstmals den Zusammenhang zwischen einer Überaktivität von MYC und tiefgreifenden Veränderungen in der Art und Weise nach, wie Zellen Energie produzieren.

Bei starker Aktivierung von MYC wird die Zelle zunehmend auf Glykolyse und Laktatproduktion angewiesen. Diese Reaktionskaskade wird durch das Enzym Laktatdehydrogenase A reguliert.

Veröffentlichte Studien des Wistar Institute und der Johns Hopkins University zeigen, dass MYC die Hyperaktivierung von LDH A fördert, was dazu führt, dass die Zellen in einen abnormalen Stoffwechselzustand eintreten, der als Warburg-Effekt bekannt ist.

Beim Warburg-Effekt verbrauchen Krebszellen Glukose in sehr hohem Maße und produzieren große Mengen an Milchsäure, selbst wenn ausreichend Sauerstoff vorhanden ist. Dieser Prozess liefert den Zellen schnell Energie für ihre kontinuierliche Vermehrung. Die Milchsäure reichert sich an und führt zu einem sauren Milieu um den Tumor herum.

Dies beeinträchtigt die Aktivität der Immunzellen, da viele T-Zellen in einem sauren Milieu nicht effektiv funktionieren können. Dies ist einer der Wege, wie Krebszellen eine Schutzzone schaffen, die sie vor Angriffen bewahrt.

Professor Chi behauptet, der Stoffwechsel sei die Grundlage des Wachstums. Wenn wir die Energieversorgung unterbrechen können, schwächen wir den entscheidenden Vorteil des Tumors.

Auf diesem Prinzip aufbauend entwickelte sein Labor eine Gruppe von Molekülen, die LDH hemmen können. Experimente an Mausmodellen zeigten, dass LDH-Inhibitoren die Tumorwachstumsrate verringerten und das Mikromilieu signifikant verbesserten.

Bei sinkendem Milchsäurespiegel können Immunzellen besser eindringen und ihre Funktion effektiver ausüben. Insbesondere wurde in vielen Tiermodellen ein vollständiges Verschwinden des Tumors beobachtet, wenn LDH-Inhibitoren mit PD1-Antikörpern kombiniert wurden.

Dieser Ansatz steht jedoch weiterhin vor einer erheblichen Herausforderung. Rote Blutkörperchen sind für ihre Energiegewinnung vollständig auf die Glykolyse angewiesen. Wird die LDH gehemmt, sind sie anfällig für Schäden und Hämolyse.

Aus diesem Grund entwickelt das Forschungsteam weiterhin selektivere Moleküle, die Krebszellen gezielt angreifen und gleichzeitig die Auswirkungen auf gesunde Zellen minimieren.

Ernährung und Darmmikrobiota modulieren die Immunantwort

In den letzten Jahren hat sich das Darmmikrobiom zu einem der einflussreichsten Bereiche in der Krebsbehandlung entwickelt.

Veröffentlichte Studien in Nature Medicine und Cell zeigen, dass Darmbakterien nicht nur die Verdauung unterstützen, sondern auch an der Immunregulation beteiligt sind.

Mehrere Forschungsgruppen haben festgestellt, dass Patienten mit unterschiedlichem Mikrobiom unterschiedlich auf Immuntherapien reagieren. Einige Bakterien steigern die Aktivität der T-Zellen, während andere es dem Immunsystem erschweren, Krebszellen zu erkennen.

Bei der Untersuchung dieses Zusammenhangs konzentrierten sich die Wissenschaftler auf Cholin, einen Nährstoff, der häufig in Fleisch und Meeresfrüchten vorkommt.

Im Darm wird Cholin von bestimmten Bakterien in TMA abgebaut. Die Leber wandelt TMA dann in TMAO um.

Mehrere unabhängige Studien des Ludwig Cancer Institute und der Johns Hopkins University haben gezeigt, dass der TMAO-Spiegel im Blut von Leberkrebspatienten eng mit dem Behandlungserfolg zusammenhängt. Patienten mit hohen TMAO-Werten sprechen häufig schlecht auf eine Anti-PD1-Therapie an und haben eine kürzere Überlebenszeit.

Um diesen Mechanismus zu testen, führten die Forschungsteams Experimente an Mausmodellen durch. Bei Mäusen, die mit einer cholinreichen Diät gefüttert wurden, stieg der TMAO-Spiegel drastisch an.

Infolgedessen verliert die Immuntherapie an Wirksamkeit, selbst wenn das Medikament in der richtigen Dosis und zum richtigen Zeitpunkt verabreicht wird. Wird hingegen das für die TMA-Bildung verantwortliche bakterielle Enzym gehemmt, sinkt der TMAO-Spiegel deutlich, und das Immunsystem wird aktiver. Die Fähigkeit, auf Anti-PD1-Medikamente anzusprechen, wird wiederhergestellt.

Laut Professor Chi wird die Krebsbehandlung der Zukunft wahrscheinlich eine Kombination aus stoffwechselgerichteten Medikamenten, Immuntherapie, zirkadian gesteuerter Ernährung und kontinuierlicher Überwachung mithilfe künstlicher Intelligenz darstellen. Diese Kombination schafft ein umfassendes und personalisiertes Behandlungsmodell.

Seine 30-jährige Forschung hat bewiesen, dass Krebs nicht nur eine Krankheit der Genmutation ist, sondern auch eine Krankheit der Störung der biologischen Uhr, des Stoffwechselungleichgewichts und des Immunsystems.

Nur durch das Verständnis der Gesamtheit dieser regulatorischen Ebenen kann die Medizin wirklich wirksame Behandlungen entwickeln.

Quelle: https://dantri.com.vn/suc-khoe/nghien-cuu-moi-co-the-thay-doi-cach-y-hoc-dieu-tri-ung-thu-trong-thoi-ai-20251204183852856.htm