Sie erforschen, wie Krebs Metastasen bildet. Warum mit Physik?
Jochen Guck: Ganz grundlegend: Wenn ein Objekt von A nach B will und eine Reibung herrscht, dann müssen da Kräfte auftreten. Das gilt auch für eine Krebszelle. Und damit ist man schon tief in der Physik.
Josef Käs: Es geht eben nicht nur um den molekularen Zustand, es kommt auch auf Wechselwirkungen an und die physikalischen Eigenschaften der Krebszelle. Denn um sich durch den Körper bewegen zu können, muss sie sich durch Gewebe quetschen. Dafür kommuniziert sie mit der Umgebung und wird weicher.
Bahriye Aktas: Mich als Klinikerin treibt vor allem die Frage um: Wie kommt es zu einer Metastasierung und wie können wir diese aufhalten? Die physikalischen Eigenschaften von Krebszellen wurden bislang nicht berücksichtigt. Diese Erkenntnisse könnten helfen, eine Metastasierung vorherzusagen.
Sie arbeiten nicht direkt zusammen?
Käs: Nein, es gibt eine Verbindung über mich. Während meiner Zeit in den USA war Jochen mein erster Doktorand. Wir haben Laserphysik gemacht und zusammen ein Gerät gebaut, mit dem man eine Zelle mit zwei Lasern auseinanderziehen und ihren mechanischen Zustand messen kann, den Optical Stretcher. Wir erkannten: Eine weichere Zelle sollte sich leichter durch Gewebe quetschen und ausbreiten können.
Guck: Man wusste schon, Krebszellen haben ein lockereres Zytoskelett als gesunde. Mit dem Gerät konnten wir nachweisen, dass Krebszellen sich wirklich mehr verformen lassen. Und je stärker die einzelnen Zellen verformt werden können, desto einfacher können sie sich fortbewegen, desto wahrscheinlicher bilden sie Metastasen. Und dann kam die Idee, dass man das für Diagnostik und Prognose nutzen kann.
Käs: Wir haben dann unabhängig voneinander danach gesucht, die Verformbarkeit als Tumormarker zu verwenden. Mein Labor konnte zeigen, dass man bewegliche Krebszellen in histologischen Schnitten an der länglichen Form erkennt, da sie sich ja durch das Gewebe quetschen. Das Risiko für Metastasen steigt mit der Zahl der länglichen Zellen. In einer Studie mit über tausend Brustkrebspatientinnen zusammen mit Axel Niendorf, der an der Universitätsklinik Hamburg-Eppendorf eine Professur für Pathologie hat, konnten wir mit diesem zusätzlichen diagnostischen Kriterium das Metastasen-Risiko um 25 Prozent besser vorhersagen.
Wie kamen Sie als Gynäkologin dazu, Frau Aktas?
Aktas: Als ich vom Universitätsklinikum Essen als Leiterin der Klinik für Frauenheilkunde ans UK Leipzig kam, gab es schon eine Zusammenarbeit zwischen der Gynäkologie und der Physik. So habe ich Josef kennengelernt, der hier an der Universität seine Professur am Peter-Debye-Institut hat. Seither arbeiten wir sehr eng zusammen: Frische Tumorproben aus meinem OP werden in der Physik untersucht, klinische Fragestellungen auf der physikalischen Ebene gemeinsam auf den Prüfstand gestellt.
Beim Gebärmutterhalskrebs haben wir aufbauend auf den Arbeiten meines Vorgängers Michael Höckel erkannt, dass es natürliche Grenzen gibt, über die ein Tumor nicht hinausgeht. Wir operieren dadurch anders, entfernen den kompletten Bereich in diesen Grenzen und senken so das Rückfallrisiko um 58 Prozent. Aber durch bestimmte Prozesse verändern sich Krebszellen physikalisch, durchbrechen diese Grenzen und metastasieren.
Käs: Wenn diese Faktoren eine starke prognostische Aussagekraft haben, dann sind sie auch wichtig genug für neue Therapieansätze. Anstatt die Zellen mit Chemotherapien umzubringen, was immer giftig ist, kann man davon träumen, ihre Bewegung zu blockieren und damit das Metastasieren zu verhindern.
Herr Guck, Sie sind am Max-Planck-Institut in Erlangen, wo liegt Ihr Fokus?
Guck: Ich schaue weiter auf die Deformierbarkeit. Wir machen Einzelzellenmessung und können inzwischen 1.000 Zellen pro Sekunde vermessen. Und das große Potenzial liegt darin, dass man schnell verschiedene Medikamente durchtesten und schauen kann, welche davon Zellen versteifen oder weicher machen. Und vielleicht stößt man auf ein zugelassenes Medikament, mit dem man dann relativ schnell prüfen kann, ob diese Idee tatsächlich funktioniert, Krebszellen zu versteifen und so ihre Ausbreitung zu verhindern. In Erlangen bauen wir unter anderem auch dafür gerade ein neues Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin auf.
In Bezug auf Ihre Forschung ist von einem Paradigmenwechsel die Rede …
Guck: Die Einsicht ist, Krebs ist nicht nur eine genetische Krankheit, Krebs ist auch eine mechanische Krankheit. Und unsere Aufgabe ist es vielleicht auch, dafür den Blick zu weiten. Die Ideen waren schon Ende der 1990er Jahre angelegt, aber damals hat es keinen interessiert.
Käs: Hier öffnet sich jetzt ein neues Feld in der Onkologie und das mit einem Schwerpunkt in Deutschland. Wir haben wirklich etwas angeschoben – und mal ganz klein angefangen in Austin, in Texas.
Aktas: Unsere Sichtweise muss sich öffnen und es erfordert Mut, Paradigmen zu hinterfragen. Ich hätte auch nicht
gedacht, dass ich als gynäkologische Onkologin mal mit Physikern zusammenarbeite.
Welchen Traum haben Sie für Ihre Forschung?
Käs: Ich glaube, ich spreche mal für uns als Trio, da müssen wir nicht träumen, sondern wir haben eine moralische Verpflichtung, das jetzt auch in Therapien zu übertragen. Wenn die Physics of Cancer wirklich wichtig sein soll, dann dürfen wir nicht bei der Diagnose stehen bleiben. Wenn es Patientinnen und Patienten therapeutisch hilft, dann haben wir unser Ziel erreicht.
Das gespräch führte Christine Werner