Tumoren steigern ihren Zuckerstoffwechsel um ein Vielfaches im Vergleich zu gesunden Zellen. „Heute wissen wir, dass das eine der am breitesten gestreuten Eigenschaften von Tumoren ist“, erklärt Weber, der im vergangenen Jahr Los Angeles den Rücken kehrte, um die Leitung der Freiburger Nuklearmedizin zu kübernehmen. Damit ist es der Freiburger Universitätsklinik gelungen, einen weiteren hochkarätigen Wissenschaftler auf dem Gebiet der „Molekularen Bildgebung“ an die Radiologische Klinik zu holen. Elegant wäre es, wenn die Ärzte die Zuckergier des Tumors nutzen und ihn sozusagen aushungern könnten. Doch dieser Weg ist nicht einfach, zumal das menschliche Gehirn sehr schnell unter einer ungenügenden Energieversorgung leidet. Dennoch liefert die Vorliebe der Krebszellen für Glucose den Nuklearmedizinern ein sicheres diagnostisches Merkmal, das ihnen frühzeitig Auskunft gibt, ob ein Tumor auf die ihm zugedachte Therapie anspricht.

In den 90er Jahren entdeckte man den Wert der PET für die Onkologie. Um den Zuckerstoffwechsel eines Tumors und seiner Metastasen zu beobachten, injizieren die Nuklearmediziner ihren Patienten einen dem Traubenzucker sehr ähnlichen Stoff: Fluordesoxyglucose (FDG). FDG wird von der Zelle genauso aufgenommen wie Glucose, aber nach einer kleinen Veränderung, dem Anhängen einer Phosphatgruppe, nicht weiter verstoffwechselt, sondern angereichert. Je stärker also das Signal ist, das die Nuklearmediziner ausmachen, desto aktiver ist der Tumor. Wird das Signal schwächer oder verschwindet sogar ganz, dann haben die Krebszellen ihr Wachstum eingestellt oder sind abgetötet worden.

„Mit Hilfe der PET können wir also frühzeitig erkennen, ob ein Krebspatient von einer Therapie tatsächlich profitiert und auf seine Medikamente anspricht“, erläutert Weber. Das ist vor allen Dingen dann relevant, wenn die Krebstherapie den Patienten mit üblen Nebenwirkungen peinigt. Sinnvoll ist die Untersuchung auch dann, wenn die Medikamente sehr teuer sind oder nur bei einem Teil der Kranken wirken. Das trifft besonders für die neueren onkologischen Wirkstoffe zu, wie etwa biotechnologisch hergestellten Antikörpern. Diese docken an spezifische Strukturen an, die aber bei weitem nicht alle Tumorzellen auf ihrer Oberfläche ausprägen. Wenn es jedoch zu einer Kopplung kommt, bedeutet das in der Regel das Ende für den Tumor, indem etwa das Wachstum der Krebszellen gestoppt oder ihre Blutversorgung abgeschnürt wird. Der bekannteste Wirkstoff dieser Art ist der Antikörper Herceptin, der etwa einem Fünftel der Patientinnen mit metastasiertem Brustkrebs helfen kann. Zum Kreis dieser neuen Krebsmedikamente gehören zudem Antikörper gegen den EGF- oder VEGF-Rezeptor.

Dank der PET können Ärzte heute überdies frühzeitig erkennen, ob sich ein Tumor der Therapie anpasst. Zum Leidwesen der Onkologen gelingt das den genetisch instabilen Krebszellen häufig. Eine PET-Aufnahme zeigt schnell und zuverlässig, dass der Stoffwechsel nicht mehr unterdrückt wird und der Zuckerverbrauch der Krebszellen wieder ansteigt.

Weber und sein Team befassen sich aber nicht nur mit der klinischen Anwendung der PET. In einem ihrer Forschungsprojekte widmet sich die Arbeitsgruppe beispielsweise der Kombination aus molekularer Bildgebung und molekularer Krebstherapie. Bei den relativ seltenen neuroendokrinen Tumoren erzielen die Mediziner damit bereits Erfolge. Sie verwenden radioaktiv markierte kleine Eiweißstücke, so genannte Peptide, die sich an den Somatostatinrezeptor dieser Krebszellen anlagern. Sind diese Rezeptoren in ausreichender Dichte vorhanden, kann man den Tumor selektiv mit den radioaktiv markierten Peptiden bestrahlen. Wirksam ist dieses Verfahren aber nur dann, wenn die Peptide in ausreichender Menge im Tumorgewebe gebunden und dort lange genug festgehalten werden. Ob diese Voraussetzungen tatsächlich erfüllt sind, kann vor einer eventuellen Therapie mit Hilfe der PET geprüft werden. So können die Nuklearmediziner die passenden Patienten für eine Therapie mit radioaktiv markierten Peptiden auswählen und die erforderliche Dosis der Peptide festlegen.

„Unser Ziel ist es, dieses interessante Prinzip auch auf andere, häufigere Tumorarten zu übertragen“, sagt Weber. Einen interessanten Kandidaten, der als Angriffspunkt für die (be)strahlenden Peptide dienen könnte, hat der Nuklearmediziner schon gefunden: die Integrine. Integrine sind eine Familie von Adhäsionsmolekülen, die von vielen Körperzellen gebildet werden. Bestimmte Integrine werden jedoch vor allem dann gebildet, wenn zur Versorgung des wuchernden Gewebes neue Blutgefäße aussprossen. Ziel der Arbeitsgruppe ist, jene Moleküle, die diese Integrine binden und erkennen können, so zu optimieren, dass sie sich in den verschiedensten Tumoren anreichern können und dort so hohe Strahlendosen freisetzen, dass sie die Krebszellen tatsächlich schädigen.

Ein anderes spannendes Projekt, das Weber verfolgt, ist die Entwicklung von „Reportergenen“. Sind sie erst in eine Zelle eingeschleust und in deren Erbgut integriert, sollen sie den Ärzten wichtige Auskünfte liefern. „Wir wollen wissen, lebt diese Zelle noch? Befindet sie sich tatsächlich dort, wo sie sein soll? Und welche Funktion übt sie gerade aus?“, erklärt der Nuklearmediziner. Nutzen könnte man diese „Reportergene“ beispielsweise, um den Erfolg einer Stammzelltherapie zu überprüfen. Das Fremdgen, das in die Zelle integriert wird, soll einen künstlichen Rezeptor erzeugen. Dieser ist so konfiguriert, dass an ihn kein Stoff bindet, der im Körper natürlicherweise gebildet wird. Passend zu diesem Rezeptor will man ein Molekül basteln, das spezifisch genau an diese künstliche Bindungsstelle andockt. „Markieren wir dieses Molekül radioaktiv, können wir beispielsweise von außen sehen, ob transplantierte Stammzellen noch leben und ob sie am Zielort angekommen sind“, sagt Weber. Im optimalen Fall könnten die Ärzte sogar erkennen, welche Funktion die Zellen wahrnehmen. Dafür müsste es den Wissenschaftlern allerdings gelingen, das Reportergen an einer ganz bestimmten Stelle im Erbgut zu platzieren, so dass es nur gebildet wird und auf der Zelloberfläche erscheint, wenn die Zelle eine ganz bestimmte Aufgabe wahrnimmt.

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Prof. Dr. Wolfgang Weber
Radiologische Universitätsklinik
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