Obwohl die genauen biochemischen Prozesse, die der
Metastasierung zugrunde liegen, noch nicht vollständig untersucht
sind, hat eine große Anzahl von Forschungsarbeiten weltweit nachgewiesen,
dass das sog. Urokinase Plasminogen Aktivator (uPA)-System eine
entscheidende Rolle in diesem Prozess spielt.
Der uPA-Gehalt im Tumor erlaubt eine Prognose über
die statistische Überlebenswahrscheinlichkeit der Patienten:
Personen, die einen hohen uPA-Gehalt im Tumor aufweisen, haben eine
statistisch
niedrigere Überlebenszeit als Personen mit einem niedrigen uPA-Gehalt.
Dies wurde auf der Basis einer Metaanalyse von 18 unterschiedlichen
europäischen Studien festgestellt. Darin wurden die Daten von
8.377 Patienten bezüglich der Relation zwischen uPA-Gehalt und Überlebenszeit
ausgewertet. Daher hat die American Society for Clinical Oncology (ASCO)
auch eine Empfehlung zur Messung des uPA-Gehalts bei Patientinnen mit
Brustkrebs in ihre Behandlungsrichtlinien aufgenommen.
uPA und sein Inhibitor PAI-1 sind die einzigen tumorbiologischen Faktoren,
die von der EORTC (European Organization for Research and Treatment
of Cancer) den höchsten „Level of Evidence“ (LOE1)
für ihre prognostische Bedeutung erhalten haben.
Damit stellt das uPA System nach Ansicht von WILEX eine viel versprechende
therapeutische Zielstruktur zur Entwicklung neuer anti-metastatischer
Krebstherapien dar. Nach Kenntnis von WILEX sind derzeit keine weiteren
Wirkstoffe zur Hemmung der Metastasenbildung durch Inhibition des uPA-Systems
in der klinischen Prüfung.
uPA-System: Bestandteile
Das uPA-System ist ein extra-zelluläres Protease
(Enzym)-System, welches auf aggressiven metastasierenden soliden Tumoren überexprimiert
wird. Das uPA-System (siehe Abb.) besteht aus:
dem Plasminogen Aktivator des Urokinase-Typ (auch als „Urokinase“ oder „uPA“ bezeichnet),
seinem physiologischen Inhibitor (PAI-1),
und dem uPA-Rezeptor (uPAR), der auf der Oberfläche
der Tumorzelle überexprimiert wird.
Abb.: Bestandteile und Wirkmechanismus des uPA-Systems
uPA System: Wirkmechanismus
Das uPA-System setzt proteolytische Prozesse in Gang,
durch welche die Tumorzellen in die Lage versetzt werden, das sie umgebende
Gewebe (die extrazelluläre Matrix, ECM) abzubauen, in gesundes Gewebe
und Blutgefäße einzudringen und neue Tumoren an entfernten
Stellen im Organismus zu bilden. Darüber hinaus interagiert das
uPA-System mit anderen molekularbiologischen Systemen, wodurch ein weiteres
Wachstum des Primärtumors hervorgerufen wird.
Die Funktionsweise des uPA-Systems im Detail
Durch die Bindung von uPA an den uPA-Rezeptor (uPAR)
wird Plasminogen zu Plasmin umgewandelt, welches seinerseits den Abbau
der extrazellulären Matrix (ECM) bewirkt. Die ECM ist das Proteinnetzwerk,
in das die Tumorzellen eingebettet sind.
Der Abbau der ECM ermöglicht es Tumorzellen, in angrenzendes
Gewebe und schließlich auch in die Blutbahn einzudringen. Ebenso fördert
der Abbau der ECM die Freisetzung verschiedener Wachstumsfaktoren, wie
zum Beispiel von EGF, bFGF und HGF/SC, welche in der intakten ECM ihre
Aktivität nicht entfalten können. Darüber hinaus können
uPA und Plasminogen andere Klassen proteolytischer Enzyme wie Metalloproteinasen
(MMPs) aktvieren, welche in der Lage sind, genau wie das uPA- System die
weitere Invasion von Tumorzellen sowie die Angiogenese (die Bildung von
Blutgefäßen zur Versorgung der neu gebildeten Tumoren) zu unterstützen.
Unabhängig von ihrer enzymatischen, den Abbau der ECM begünstigenden
Aktivität, löst die Bindung von uPA an den uPAR Wachstumssignale
in den Tumorzellen aus. Zudem interagiert der uPA-Rezeptor mit Vitronektin
und Integrinen, welche jeweils eine Rolle in den Prozessen der Zelladhäsion
und der Signaltransduktion spielen.
Insgesamt erwerben die Tumorzellen also Wachstums-
und Überlebensvorteile,
indem sie das uPA-System überexprimieren, welches das Wachstum,
die Invasion und die metastatische Ausbreitung der Tumorzellen über
multiple Mechanismen begünstigt. Somit stellt das uPA-System nach
Ansicht der Gesellschaft eine therapeutische Zielstruktur
für
die Entwicklung neuer Krebsmedikamente dar, die in der Lage sein sollen,
den Tumor an
unterschiedlichen Stellen im Wachstums- und Metastasierungsprozess anzugreifen.
uPA-System: klinische Relevanz
Im Laufe des vergangenen Jahrzehnts wurden in zahlreichen
wissenschaftlichen und klinischen Forschungsarbeiten substantielle Beweise
hinsichtlich
der Rolle des uPA- Systems im Metastasierungsprozess erbracht. Analysen
von humanem Tumorgewebe führten zur Entdeckung von uPA-Überexpressionen
in soliden Tumoren, darunter Brust-, Magen- und Eierstockkrebs.
So konnte bei mehreren Tumorindikationen nachgewiesen
werden, dass hohe Expressionsmuster von uPA und PAI-1 im Tumorgewebe
mit einem ungünstigen
weiteren Krankheitsverlauf einhergehen, während niedrigere Expressionsmuster
von uPA und PAI-1 tendenziell mit einer günstigeren Krankheitsprognose
korreliert sind. Patienten mit hohen Expressionsmustern von uPA und PAI-1
in ihren Tumoren haben signifikant kürzere krankheitsfreie Überlebenszeiten
wie auch kürzere Gesamtüberlebenszeiten als Patienten mit niedrigen
uPA- und PAI-1-Werten (s. Abb.). uPA und PAI-1 wurden von der EORTC
(European Organization for Research and Treatment of Cancer) als prognostische
Marker mit dem höchsten Evidenzniveau (LOE-1) bei Brustkrebs klassifiziert.
Abb.: Hohe Werte von uPA und PAI-1 im Tumorgewebe von
Brustkrebspatientinnen (unterer Graph, gestrichelt) korrelieren mit
einer kürzeren allgemeinen Überlebenszeit im Vergleich zu Patientinnen
mit niedrigen Werten von uPA und PAI-1 (oberer Graph, rot). Quelle:
Langzeitstudie mit über 6400 Brustkrebspatientinnen. Look et. al., JNCI,
2002.