Analyse der Regulation der metabolischen Transformation in Brustkrebs

Zellen in einer nicht transformierten Matrix in einem Organ oder Gewebe können sich in progressiver Weise in einen neoplastischen Zustand entwickeln. Die Umprogrammierung des Energiemetabolismus ist dabei ein wichtiger Meilenstein zur Tumorentstehung. Otto Warburg war ein Pionier auf diesem Gebiet und erkannte schon in den 1920er Jahren, dass Krebszellen selbst bei ausreichender Sauerstoffversorgung Glukose bevorzugt über einen glykolytischen Prozess verstoffwechseln, der die oxidative Phosphorylierung (OXPHOS) umgeht. Aggressive Krebszellen profitieren von hohen Glukoseaufnahmeraten und produzieren dadurch vermehrt ATP, wenn Zellen die Glykolyse von OXPHOS zu Laktatproduktion umprogrammieren. Jedoch führt reduzierte OXPHOS zu einer weniger effektiven Produktion wichtiger Metabolite. Diese Stoffe sind Grundbausteine der Synthese von Aminosäuren, Nukleotiden, Lipiden und diese werden eigentlich bei der erhöhten Proliferation von Tumorzellen erst recht gebraucht. Folglich wurde in Tumorzellen ein Unterstützungsmechanismus beobachtet, in dem der Krebszyklus durch Aufnahme von Aminosäuren gefüttert wird. Ziel unserer Arbeiten ist es, ein grundlegendes Modell zu entwickeln, mit dem Schlüsselmechanismen identifiziert werden können, um systematisch bösartige Signalprozesse in Krebszellen zu stören, die zu verändertem Metabolismus geführt haben und um den anabolischen und ausbeutenden Metabolismus der Tumorzellen in einen Metabolismus der nichttransformierten Zellen zurückzuführen. Dadurch wird die Lebensfähigkeit der Tumorzellen reduziert und das macht sie angreifbar für gezielte Behandlungen. Wir arbeiten mit auf Zwangsbedingungen beruhenden mathematischen Modellen, die die Gleichgewichtszustände des Tumormetabolismus beschreiben, die auf bereits vorhandenen experimentellen Hochdurchsatzdaten basieren.