Am Uniklinikum Essen (UK Essen) untersucht ein Team von Wissenschaftler:innen Hals-Nasen-Ohren (HNO) Tumore. Diese gelten als sechsthäufigste Tumorerkrankung. Durch eine neue Technik soll das Milieu im Tumor besser zu verstehen sein. Damit könnten Ursachen für die Entstehung und Methoden zur Früherkennung und Behandlung entwickelt werden.  

„Als Arzt gesprochen sind HNO-Tumore eine besonders anspruchsvoll zu behandelnde Krebsart, weil sie an im Alltag sehr wichtigen und sensiblen Körperstellen entstehen, diese aber gleichzeitig schwer zugänglich sind”, erklärt Dr. Cornelius Kürten. Er ist Clinician Scientist und Assistenzarzt der Klinik für HNO-Heilkunde und Kopf- und Halschirurgie am UK Essen. Funktionen wie Essen, Trinken, Sprechen und Atmen können durch HNO-Tumore und durch deren Behandlung beeinträchtigt werden.

Mit der aktuellen Prognose von Patient:innen könne man noch nicht zufrieden sein, meint Kürten. „Hier ist die Forschung gefragt, neue Konzepte und Optionen zu entwickeln.” Gemeinsam mit seinem Forschungsteam und dem Kooperationspartner UPMC Cancer Center in Pittsburgh konnte festgestellt werden, welche Gene in den einzelnen Zellen aktiv sind. Während ihrer Forschung wurden mehr als 1000 Gene pro Zelle in über 130.000 Zellen analysiert.  

Die neue Technik ermöglicht dem Forschungsteam, die mRNA von HNO-Tumorzellen einzeln zu erforschen, statt die Zellen vor der Analyse gemeinsam zu zerstören und die mRNA zu vermischen. „Es besteht also eine Auflösung auf Einzelzellebene”, so Kürten. Die Auflösung funktioniert durch ein Mikro-Pumpensystem. Dabei wird jede Zelle mit einem Barcode gekennzeichnet und „in kleinen Wasserblasen als Mini-Reaktionen voneinander getrennt”.

Dadurch kann eine große Anzahl von einzelnen Zellen die gesamte Anzahl von mRNA Molekülen bestimmen. Es können Unterschiede zwischen verschiedenen Zelltypen herausgearbeitet werden und es entsteht ein Zellatlas, der einen Überblick über das vollständige Tumormikroklima verschafft. Die dabei ausgewerteten Daten ermöglichen es, das komplexe Zusammenspiel zwischen Immunzellen, Zellen des Stützgewebes und Tumorzellen besser zu verstehen.  

Immunzellreiche Tumore sind aktiver und angriffslustiger 

„Man kann sich das vorstellen wie den Unterschied zwischen einem Obstsalat und einem Smoothie. Der Obstsalat ist wie die Einzelzell-RNA-Sequenzierung, man erkennt, wo jedes Stück Obst herkommt. Während bei einem Smoothie und der herkömmlichen RNA-Sequenzierung alle Moleküle aller Zellen miteinander vermischt werden”, vereinfacht Kürten seine Erläuterungen. So fand man unter anderem heraus, dass immunzellreiche Tumore sich von immunzellarmen Tumoren in der Qualität unterscheiden. Die Zellen in immunzell-reichen Tumoren sind aktiver und angriffslustiger und verbessern damit aller Voraussicht nach die Prognose. 

In der Vergangenheit wurde die Einzelzell-RNA-Sequenzierung bereits bei anderen Tumorarten verwendet, wie zum Beispiel bei Lungentumoren oder schwarzem Hautkrebs. „Somit vervollständigt unsere Studie das Gesamtbild und andere Forschungsteams können die Daten nutzen, um damit ihre eigene Fragestellung zu beantworten”, so Kürten. Durch eine Kombination des Datensatzes der UDE-Forscher:innen mit anderen Studien wäre es möglich, Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen HNO und anderen Tumoren festzustellen. 

Um Patient:innen mit HNO-Tumoren bestmöglich zu behandeln, braucht es, laut Kürten, innovative, personalisierte und zielgerichtete Therapiestrategien, die ein optimales Überleben und zeitgleich eine hohe Lebensqualität ermöglichen: „Es wäre fantastisch, wenn wir dazu einen Beitrag leisten könnten.”