E12 Klonale Evolution und Tumorheterogenität

Thema

Dieses Modell erweitert den Analysehorizont im Vergleich zum vorherigen Modell, das den Zyklus einer einzelnen Zelle beschrieb: Anstatt eine einzelne Zelle zu modellieren, modelliert es die Entwicklung der genetischen Zusammensetzung der gesamten Tumorpopulation im Laufe der Zeit.

Diese Tumorpopulation ist kein homogenes System, sondern ein Ökosystem von Klonen, die miteinander konkurrieren: Jeder Klon besitzt seinen eigenen Genotyp und aufgrund dieses individuellen Genotyps auch seine eigene Nettowachstumsrate, seine eigene Sterberate als Reaktion auf eine Behandlung und seine eigene Therapiesensitivität.

Die Physik, die den Wettbewerb zwischen diesen Klonen bestimmt, entspricht der von Darwin beschriebenen Evolutionstheorie, hier angewendet auf Zeiträume von Wochen bis Jahren und auf Populationen von einer Million bis zu einer Billion Zellen.

Diese Evolution von Tumorklonen folgt denselben drei Prinzipien wie jeder evolutionäre Prozess: Variation, d. h. die Mutationen, die genetische Vielfalt zwischen den Klonen erzeugen; Vererbung, d. h. die getreue Replikation des genetischen Materials, die diese Vielfalt von einer Zelle an ihre Tochterzellen weitergibt; Und die Selektion – also der Druck, der durch die Mikroumgebung des Tumors, das Immunsystem des Patienten oder die Krebsbehandlung ausgeübt wird – begünstigt manche Klone gegenüber anderen.

Das Besondere am Tumorsystem im Vergleich zu anderen Systemen, in denen ebenfalls Evolution stattfindet, ist, dass diese Selektion durch die Krebsbehandlung drastisch verstärkt werden kann: Während die Selektion in der Natur relativ langsam verläuft, kann die Krebsbehandlung einen viel stärkeren Selektionsdruck ausüben als jeder natürliche Druck und den evolutionären Prozess der Tumorpopulation weitaus stärker beschleunigen, als dies ohne diese Behandlung der Fall wäre.

ID:1277