Ständig findet in unserem Körper ein programmierter Zelltod statt. Wie dieser Mechanismus, der alte Zellen aus dem Verkehr zieht, genau funktioniert, konnte nun von Wissenschaftlern der Universität Salzburg entschlüsselt werden.
Wer im britischen Wissenschaftsjournal „Nature“ publiziert, der hat einen wissenschaftlichen Coup gelandet. Den beiden Strukturbiologen Robert Schwarzenbacher und Stefan Riedl von der Universität Salzburg ist dies gelungen: Sie haben das Geheimnis um eines der heißest umkämpften Forschungsfelder in den Naturwissenschaften gelüftet: Sie haben den „Schalter“ für den programmierten Zelltod enträtselt. „Seit über zehn Jahren wollen wir wissen, wie dieser Schalter funktioniert“, erklärt der Jungforscher Schwarzenbacher. Die jahrelange Arbeit hat sich nun gelohnt, immerhin stehen jetzt die Türen zur Entwicklung neuer Therapien gegen Erkrankungen wie Krebs, Aids, Leberversagen oder Alzheimer offen.
Laufend begehen Millionen von Zellen in unserem Körper „Selbstmord“ – auch während Sie diese Zeilen lesen, sterben Zellen ab und werden teilweise durch neue ersetzt. Und das ist gut so. Wissenschaftler schätzen, dass ohne programmierten Zelltod ein 80-jähriger Mensch rund zwei Tonnen Knochenmark und eine Darmlänge von 16 Kilometern hätte. Der selbstzerstörerische Prozess ist lebenserhaltend, um nicht mehr benötigte oder gar gefährliche Zellen zu eliminieren.
Im Erbgut jeder Zelle ist ein „Selbstzerstörungsprogramm“ gespeichert, das auf bestimmte Signale hin gestartet wird. Das geschieht innerhalb weniger Stunden: Hat die Zelle das Signal zum Selbstmord erhalten, wird sie von innen her abgebaut und zerbricht in viele Fragmente, die dann von Fresszellen aufgenommen werden. Wie dieser programmierte Zelltod, im Fachjargon als „Apoptose“ bezeichnet, genau eingeleitet wird, lag bis jetzt im Dunkeln. Die Salzburger Biologen konnten nun in Zusammenarbeit mit dem Burnham-Institut in Kalifornien den verantwortlichen Mechanismus aufklären.
Todesbotschaft. Wenn Immunzellen auf eine infizierte oder beschädigte Zelle im Körper treffen, schütten sie Botenstoffe, sogenannte Signalmoleküle, aus, die die „Todesbotschaft“ überbringen und die Zelle in weiterer Folge in den Selbstmord treiben. Diese Signalmoleküle werden von Rezeptoren auf der Zelloberfläche erkannt. Daraufhin kann das Molekül Fas im Inneren der Zelle an das Protein Fadd binden. Dieser Fas-Fadd-Komplex ist der Schlüssel für das Apoptoseprogramm in der Zelle. „Wir haben die Kristallstruktur des Fas-Fadd-Komplexes aufgeklärt und erhielten dadurch als Erste einen Einblick in den Todeskomplex DISC, den Death Inducing Signaling Complex“, sagt Schwarzenbacher, der im Jahr 2006 den mit 1,7 Millionen Euro dotierten Marie-Curie-Excellence Grant erhielt. Zehn Prozent des EU-Forschungspreises fließen dabei an die jeweilige Universität.
Auf diese Struktur hat die Scientific Community seit Jahren gewartet, denn sie beschreibt, wie der Schalter funktioniert. Ein Fas-Fadd-Komplex reicht nämlich als „Todeskommando“ nicht aus, um die Zelle zu töten. Erst wenn sich zahlreiche Fas-Fadd-Komplexe zusammenlagern und einen Cluster bilden, wird das Selbstmordprogramm exekutiert – ein genialer Kontrollmechanismus, mit dem die Zelle sicher geht, dass auch wirklich sie gemeint ist. Wer stirbt schon gerne unnötig?
Zu viel oder zu wenig Zelltod. Mit der Aufklärung des programmierten Zelltodes wurde nun eine elementare Grundlage für neue Therapien gegen verschiedenste Geißeln der Menschheit wie Krebs oder Alzheimer geschaffen. Während bei degenerativen Erkrankungen wie Alzheimer der Zelltod zu oft auf den Plan tritt – es sterben also zu viele Zellen ab –, so tritt bei Krebserkrankungen der Zelltod zu selten in Kraft, es sterben also zu wenige Zellen ab, und es kommt zur Bildung von Tumoren.
Bei vielen Krebsarten funktioniert die Apoptose nicht. „Obwohl die Zellen absterben sollten, tun sie das nicht, sie sind Apoptose-resistent“, so Schwarzenbacher. Ziel der Forschung ist es, den Vorgang der Apoptose gezielt zu steuern, um einen kontrollierten Zelltod auszulösen. So müsste Krebs in Zukunft vielleicht nicht mehr mit Medikamenten mit schweren Nebenwirkungen und Strahlentherapie behandelt werden, sondern mit leicht verträglichen Medikamenten, die den Körper selbst zur Bekämpfung der Krankheit stimulieren.
("Die Presse", Print-Ausgabe, 07.06.2009)