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Prof. Dr. Nicole Teusch

Prof. Dr. Nicole Teusch

Angewandte Naturwissenschaften

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1 aus 100 Billionen

Um Krebszellen möglichst früh in ihrem Wachstum zu behindern und ihre Abwehrmechanismen zu zerstören, forscht Professorin Nicole Teusch nach neuen Wirkstoffen. Dabei konzentriert sie sich auf die individuellen Eigenarten der Zellen, wie man sie am besten aushungern kann und den Patienten weniger Nebenwirkungen zumutet.

Krebs ist eine üble Laune der Natur. Aus bis zu 100 Billionen Zellen besteht der erwachsene menschliche Körper. Das ist eine schwer vorstellbare Größe. Umso erstaunlicher, welche Folgen das Verhalten einer einzigen Zelle für den gesamten Organismus haben kann, wenn sie mutiert. Plötzlich entwickelt sie sich zu einer neuen Zellart, einer neuen Form von Körpergewebe, die im Organismus eigentlich nicht vorgesehen ist: einem Tumor.

Gebärmutterhals-Krebszellen62 Jahre alt sind diese Gebärmutterhals-Krebszellen. Blau eingefärbt sind die Zellkerne, rot die Rahmenkonstruktionen, genannt Zytoskelette. (Bild: Tanja Krahl)

Mutationen sind alltäglicher, als man glaubt. "Wir sollten uns mit der Vorstellung vertraut machen, dass jeder Mensch ein- oder mehrmals in seinem Leben einen Tumor bildet, ohne etwas zu merken und davon beeinträchtigt zu sein. Mit denen wird der Körper off enbar alleine fertig", sagt Prof. Dr. Nicole Teusch. Die Professorin für Bio-Pharmazeutische Chemie am Campus Leverkusen ist von Tumorzellen fasziniert, weil sie widersprüchlich und unberechenbar sind. Ästhetisch schön anzuschauen, sind sie nicht zwangsläufig bösartig. Aber sie entwickeln wirksame Abwehrmechanismen und sind anpassungsfähig.

Und sie sterben nicht: Tumorzellen tragen den Code für ewige Jugend in sich. In Teuschs Labor lagern Zellen, die von einer Patientin stammen, die vor über sechzig Jahren verstorben ist. Seitdem dienen sie Forscherinnen und Forschern auf der ganzen Welt als Testobjekte. Und werden auch die kommenden Generationen von Wissenschaftlern überdauern.

Prof. Dr. Nicole TeuschSeit März 2011 ist Nicole Teusch Professorin für Bio-Pharmazeutische Chemie (Bild: Monika Probst/FH Köln)

Dem Tumor Sauerstoff entziehen Gerade deswegen haben Tumore für Nicole Teusch nichts von ihrem Schrecken verloren. Gemeinsam mit Kollegen der Universität zu Köln und unterstützt durch die Bayer AG arbeitet sie an der Identifizierung neuer Wirkstoffe zur Krebsbekämpfung. Dabei hat es das Team auf zwei Proteine abgesehen, die auf unterschiedliche Art die Tumorzellen in ihrem Wachstum unterstützen. Genau hier wollen die Wissenschaftler ansetzen. Ihre Strategie: diese Proteine hemmen, dadurch den Tumor möglichst schnell aushungern und ihm so den Garaus machen.

Tumore wachsen extrem schnell. Dazu brauchen sie Nährstoffe und – je nach Art des Tumors – Sauerstoff . Am Anfang ziehen Tumorzellen ihre Nahrung noch aus den körpereigenen Blutgefäßen. Doch ab einer Größe von einem bis zwei Millimetern bilden sie ihr eigenes Versorgungssystem, das heißt eigene Blutgefäße, um exponentiell schnell wachsen zu können. Verantwortlich dafür ist unter anderem ein G-Protein-gekoppelter Rezeptor, der auf der Zelloberfläche sitzt. Die Idee ist, die Blutgefäßbildung mit einem Hemmstoff diesen Rezeptor zu stoppen. Verliert die Zelle ihren Rezeptor, bildet sie keine Blutgefäße, wird von Sauerstoff und Nährstoffen abgeschnitten – der Tumor verhungert. Diese Therapieform könnte in einem frühen Stadium angewendet werden, wenn noch keine Metastasen gebildet worden sind.

Komplexe Moleküle entschlüsseln

Einen anderen Ansatz verfolgt Nicole Teusch in einem zweiten Projekt. Hier ist sie auf der Suche nach einem Wirkstoff , der als Medikament in Kombination mit einer Chemotherapie angewendet werden soll. Denn nicht bei jedem Patienten schlägt die Chemotherapie an, oder sie hilft nur für eine kurze Zeit. Plötzlich entwickelt der Tumor Abwehrmechanismen und wird resistent. Beteiligt an diesem Phänomen ist das Protein Glutathion-S-Transferase, kurz GST. Es ist ein lern- und anpassungsfähiges Enzym innerhalb der Tumorzelle, dass den Tumor von den Chemotherapeutika entgiftet. Die Hypothese der Wissenschaftler ist, dass der Entgiftungsprozess des Tumors über die Hemmung des Enzyms gestört wird.

Eine Substanz, die diese Entgiftung stoppt, wird gerade gesucht, ebenso eine weitere, die den G-Protein-gekoppelten Rezeptor eindämmen kann. Bei beiden Projekten sind Naturstoffe eine wichtige Quelle. Sie sind noch nicht von Chemikern synthetisch nachgebildet worden. Die Rezeptformeln sind bekannt, warum also nicht gleich die Stoffe "kochen", wie es unter Chemikern heißt?

Jede dieser Substanzen ist eine chemische Verbindung von Molekülen, die sich aus einer komplizierten Strukturformel zusammensetzen. Nur ein Teil des Moleküls zeigt jene biologische Aktivität, hinter der die Forscher nachjagen. Und nur diese Teilstücke wollen sie synthetisch filtern – den kompletten Naturstoff zu reproduzieren, ist zu komplex. Doch um welchen Bereich in der Molekülstruktur handelt es sich? Das herauszufinden ist die Aufgabe von Nicole Teusch und ihrem Team an der Fakultät für Angewandte Naturwissenschaften. Und damit gleicht ihre Forschungsarbeit einer aufwendigen Suche nach der Stecknadel im Heuhaufen.

Zucker und Vitamine als Verpflegung

In beiden Projekten synthetisieren Chemikerinnen und Chemiker zahlreiche Substanzvarianten, für die Nicole Teusch Testsysteme entwickelt und etabliert. Anschließend testet sie die Variationen an verschiedenen Tumorzellen. In ihrem Labor lagern rund zehn verschiedene Tumorzelllinien, um die sich vor allem die Doktorandin Sonja Stahn und die wissenschaftliche Mitarbeiterin Katharina Toepler wie um Haustiere kümmern. Brust- und Gebärmutterhalskrebs, Darm-, Leber-, Blut- und neuronale Krebszellen wachsen in kleinen Flaschen zu millionengroßen Populationen heran. Angepasst an die Umgebung des menschlichen Körpers werden die Zellen bei angenehmen 37 Grad und fünf Prozent CO² gehalten, täglich gefüttert und gepflegt: mit Glucose, Aminosäuren und ab und zu ein paar Vitaminen gedeihen die todbringenden Einheiten prächtig.

Personalisierte Medikamente effektiver

Zwei bis dreimal in der Woche werden jeweils über 300.000 Zellen ausgesät und untersucht, welcher Molekülausschnitt der reproduzierten Naturstoffe an ihnen Wirkung zeigt und in welchem Bereich. Wirkt der Stoff nur auf millimolarer Ebene, braucht man Tonnen, um ein Enzym zu hemmen. Eine Molekülstruktur, die auf nanomolekularer Ebene wirkt, ist dagegen hochkonzentriert und somit die beste erste Voraussetzung, um ein neues Medikament zu entwickeln. Am Ende erhoffen sich die Wissenschaftler, aus dem großen Molekül des Naturstoffs ein kleines zu generieren, das dann weiterprofiliert und entwickelt werden kann. Als Medikamentenvorläufer soll es fokussiert wirken und weniger Nebenwirkungen haben.

"Krebszellen sind total unterschiedlich, deshalb liegt die Zukunft in der personalisierten Medizin", so Nicole Teusch. Statt ein universales Medikament zu verabreichen, werden die Therapieformen gezielter auf individuelle, fehlregulierte Proteine ausgerichtet sein. Dazu müssen die einzelnen Tumorarten noch besser analysiert werden. Der G-Protein-gekoppelte Rezeptor ist nicht bei jeder Tumorzelle gleich stark ausgeprägt: Gebärmutterhals-Krebszellen besitzen diesen Rezeptor nicht, Brustkrebszellen dagegen sind voll davon. Die Patienten profitieren dabei von effizienteren Medikamenten mit weniger Nebenwirkungen: kein Haarausfall und keine massive Schädigung des Verdauungsapparats.

Die Formel des ewigen Lebens wird man den Krebszellen nicht abringen können. Versucht hat man es natürlich schon – "aber es bringt vermutlich insgesamt keinen Mehrgewinn", schmunzelt Nicole Teusch, "denn die Formel hat eine unweigerliche Nebenwirkung: Sie bildet Krebszellen."

Text: Monika Probst

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