BIOMARKER
Die Dr. Kübler GmbH
beschäftigt sich mit der Biomarker-Analytik
Die Biomarker-Analytik hilft das richtige Arzneimittel für den richtigen Patienten zu finden. Bisher wird nach geeigneten Biomarkern erst gesucht, wenn die Arzneimittel-Entwicklung abgeschlossen ist. Diese Strategie ist ineffektiv, zeitraubend und kostspielig.
Künftig muß die Entwicklung von Diagnostika und Medikamenten so aufeinander abgestimmt werden, dass parallel zur Entwicklung eines Medikamentes die geeigneten Biomarker getestet werden.
Ein Unternehmen alleine kann dies nicht leisten, weil bisher mit Ausnahme der Dr. Kübler GmbH kein Unternehmen über eine stabile Plattform für die zelluläre Biomarker-Analytik verfügt.
Da die Zahl der Biomarker beeinflussender Medikamente stetig steigt, muß für deren optimale Verordnung vorher eine zelluläre Biomarker-Analytik stattfinden.
Die Biomarker-Analytik dient der Individualisierung der Tumor-Diagnostik und Therapie, sh. Mitteilung von Dres. Schnepel/Kübler auf dem 4. Kooperationsforum der Bayern Innovativ GmbH am 03.12.2009 in Würzburg.
Biomarker sind eingebettet in maligne Signalketten, z.B. ras, braf. Innerhalb dieser Signalketten spielt die Phosphorylierung eine eminent wichtige Rolle. Die Phosphorylierung kontrolliert das Aktivitätsmuster dieser Signalketten mit Hilfe von Phosphokinasen.
Die Pharmaindustrie stellt inzwischen verschiedene Kinase-Inhibitoren für therapeutische Zwecke zur Verfügung. Diese wirken jedoch nur, wenn die richtigen Kinase-Inhibitoren für die jeweils individuell vorhandene Signalkette in Abhängigkeit bestimmter Biomarker verordnet werden.
So blockiert beispielsweise die Überaktivierung des ras-Genes und eine Mutation des BRAF-Genes das Absterben von Tumorzellen und fördert ihre Proliferation.
Mittlerweile wurde ein spezifischer Inhibitor der braf-Kinase entwickelt und befindet sich erfolgreich in der klinischen Testung. Seine erfolgreiche Anwendung, die die Heilbarkeit bestimmter Melanome, Schilddrüsen- und kolorektaler Karzinome erlaubte, hängt von der Biomarker-Analytik des raf-/braf-Genes mit Hilfe der Polymerase-Kettenreaktion ab.
Weitere Beispiele finden Sie unter dem Begriff Biomarker in der Datenbank der Dr. Kübler GmbH, die nach zur Verfügungstellung eines Passwortes zugänglich ist.
Individualisierung der Tumor-Diagnostik und Therapie durch BIOMARKER-Analytik
- Krebs ist eine Erkrankung nicht regelbarer Stammzellen
- Die Dr. Kübler GmbH verfügt über ein patentiertes System zur Isolierung, Quantifizierung und molekularen Charakterisierung dieser Zellen.
- Nicht regelbare Stammzellen zirkulieren bereits in der Blutbahn, bevor ein primärer Tumor sichtbar wird (= Revolution in Vorsorge, Diagnostik und Therapie). Zu diesem Zeitpunkt ist bereits das Profil der von Aminosäuren abhängigen Methylierung der Promoter-Region der Gene dieser Stammzellen verschoben.
- Die Zahl der in der Blutbahn zirkulierenden Tumor-Stammzellen korreliert mit dem Verlauf und dem Stadium der Erkrankung.
- Die molekulare Charakteristik dieser Tumor-Stammzellen ist entscheidend für die Wahl des richtigen Therapeutikums (Kinase-Inhibitoren, monoklonale Antikörper, natürliche Killerzellen, HSP-Proteine).
Diese Tumor-Stammzellen exprimieren folgende molekulare Onkoproteine, nutzbar als diagnostischer Biomarker:
Die planlose Kombination von EGF-Antikörpern mit VEGF-Antikörpern kann nachteilig sein.
Der monotherapeutische Einsatz von Antikörpern ist potentiell gefährlich. Er führt möglicherweise zu einer Überexpression nicht inhibierter redundant angelegter Signalketten.
Dies kann mit großer Wahrscheinlichkeit durch den Einsatz simultan wirksamer natürlicher Killerzellen vermieden werden.
Die Natürliche Killerzelle:
Was ist natürlich an ihr?
Es handelt sich um einen großen Kampf-Lymphozyten mit der Lizenz entartete Tumorzellen zu töten.
Wie tötet er die Tumorzelle?
- indem er diese zunächst erst einmal als solche erkennt und von einer gesunden Zelle unterscheidet, was kein Chemotherapeutikum kann
- indem er die Tumorzelle perforiert
- und dann in diese Tumorzelle zellauflösende Eiweisse injiziert, mit denen er die Tumorzelle zwingt sich in ihre Bestandteile aufzulösen.
Somit kann die Natürliche Killerzelle das, was Chemotherapeutika nie können werden.
Es gibt bisher keinen Antikörper, der zuverlässig die Apoptose in allen Tumor-Stammzellen auslöst, dies vermag nach unserem derzeitigen Erkenntnisstand nur die natürliche Killerzelle, insbesondere in Kombination mit weiteren apoptoseinduzierenden Maßnahmen zu erreichen.
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ERKLÄRUNGEN:
c-myc
Die Expression des Onkoproteins c-myc korrespondiert mit einer Mutation der Zellteilungsbremse APC. Durch die Mutation dieses Genes wird eine Signalkaskade ausgelöst, die zur Aktivierung des bis dahin ruhenden c-myc-Onkogenes führt. Dies läßt sich mit einem festgeklemmten Gaspedal vergleichen:
Es gibt der Zelle das Zeichen sich ununterbrochen zu teilen - das für Krebs charakteristische unkontrollierte Zell-Wachstum beginnt.
Unseres Wissens gibt es bis heute keine Therapiestrategie gegen das c-myc, sieht man von der Anwendung immunkompetenter dendritischer Zellen ab und des Phenylbutyrates ab.
c-myc unterdrückt die Induktion wachstums-blockierender Gene durch DNA-schädigende Agenzien (= Cytostatika). Daraus resultiert, daß bei Vorhandensein von c-myc DNA-schädigende Cytostatika wirkungslos sind.
c-myc spielt eine Schlüsselrolle bei der für das Tumorwachstum erforderlichen Neubildung von Blutgefäßen.
Somit versorgt c-myc den Tumor mit neuen Blutgefäßen, induziert also die Neoangiogenese.
Literaturstelle:
Amundsen, S.A., Onkogen, Vol. 17, 29. Oktober 1998
* Dies ist ein Schriftwerk im Sinne des § 1 Ziff. 1 des Urheberrechtsgesetzes vom 19.06.1901, d.h. Weitergabe und Mitteilungen darüber benötigen das Einverständnis des Autors.
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k-ras
Das Vorhandensein des RAS-Onkoproteines (Krebs-Eiweißes) ist charakteristisch für eine maligne transformierte Signalverarbeitung in der Zelle.
Das Vorhandensein von RAS und eines weiteren Onkoproteines sowie einer Beschädigung des Tumor-Suppressorgenes p53 reicht aus, um eine gesunde Zelle maligne zu transformieren.
RAS ist ein energieverbrauchendes Enzym, dessen zu starkes Vorhandensein zu einer ungeregelten, fortgesetzten Zellteilung führt.
Dies ist charakteristisch für die Entstehung von Krebs.
Lit.:
Kathleen Forrester et al – Detection of high incidence of K-ras oncogenes during human colon tumorigenesis – Nature Vol. 327, 28. May 1987;
Johannes L. Bos – ras Oncogenes in Human Cancer: A Review – Cancer Research 49, 4682-4689, September 1, 1989
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p53
Das Tumor-Suppressorgen p53 reguliert zusammen mit den Onkogenen die Zellteilung und sorgt bei Beschädigungen des genetischen Apparates der Zelle für ein Anhalten der Zellteilung bis zur eingetretenen Reparatur des Schadens oder für die Auslösung des Zellunterganges (Apoptose).
Wenn dieses Tumor-Suppressorgen selbst beschädigt wird, beispielsweise durch Karzinogene (Krebsgifte) oder Mutation kann daraus ein unbegrenztes Zellwachstum im malignen Sinne resultieren.
Wenigstens 50% aller beim Erwachsenen auftretenden Tumore weisen die mutierte Form des Tumor-Suppressorgenes p53 auf. Tumore, welche p53-Mutationen aufweisen, werden von einigen Wissenschaftlern als von vornherein chemoresistent angesehen.
Nach Mutation des gesunden w-Types wird aus dem Tumor-Suppressorgen p53 ein Tumorpromoter. Man nennt dieses Phänomen „Gain of function“, also Zugewinn einer unerwünschten malignisierenden Funktion. Dies ist hier der Fall.
Lit.:
Ärztezeitung 10.10.1994 „Nachweis von p53 m-Antikörpern bereits Monate vor der klinischen Diagnose“
Volkmann N., „p53-Auto-Antikörper bei malignen Erkrankungen: Bedeutung und klinische Relevanz“, Klinisches Labor, 40, 1193, 1994
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EGFR (= epidermal growth factor receptor)
Dieser Rezeptor spielt eine große Rolle beim Zellwachstum. Er ist die Eintrittspforte der intrazellulären Signalkaskaden.
Bei bestimmten Tumoren wird der EGFR-Rezeptor überexprimiert oder die von ihm bediente Kinase ist nicht mehr regelbar. Dadurch werden Teilungs-Signale vermehrt durch Phosphorylierung von Kinasen an den Zellkern weitergeleitet.
Bestimmte Antikörper können die extrazelluläre Domäne dieses Rezeptors blockieren. Dies funktioniert nur, wenn das Ras-Onkogen nicht mutiert ist, denn sonst werden die Wachstums-Signale über diese Signalkette weitergegeben, auch wenn EGFR blockiert wird.
Weitere Mitglieder der Familie der epithelialen Wachstums-Signal-Rezeptoren sind das erb/B2 und das erb/B3.
* Dies ist ein Schriftwerk im Sinne des § 1 Ziff. 1 des Urheberrechtsgesetzes vom 19.06.1901, d.h. Weitergabe und Mitteilungen darüber benötigen das Einverständnis des Autors.
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erb/b2
Man kann das erb/B-Protein als verstümmelten EgF-Rezeptor mit nicht regelbarer Daueraktivität auffassen: Es kommt zu einem sebsttätigen Zellwachstum ohne Regulationsmöglichkeit - Zeichen einer malignen Entartung.
Der epitheliale Wachtumsfaktor EgF besitzt eine ganze Reihe von „Brüdern“ aus dem Tumorlager. Anliegende Abbildung zeigt ein Tumor - Gen-Produkt namens erb/B- Protein. Dieses Tumorprodukt besitzt im Gegensatz zum EgF - Rezeptor keine Anbindungs-Domäne für den Wachstumsfaktor EgF, aber die so wichtige membranständige Tyrosinkinase - Aktivität.
Drs. Ennen, Bäuerle in der Fachzeitschrift der technischen Assistenten in der Medizin, Seite 17, 1990.
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erb/B3
erb/B3 gehört wie erb/B2 zur Familie der epithelialen Wachstumsrezeptoren (EGFR). In Tumorzellen ist dann eine Kinase überaktiv und regt die Zelle unaufhaltsam zur Teilung an, es sei denn, sie kann durch Kinase-Inhibitoren gestoppt werden. Dies kann jedoch ein zweischneidiges Schwert sein. Inhibiert man beispielsweise mit dem Kinase-Inhibitor Herceptin nur den Rezeptor erb/B2, so beginnen Zellen ersatzweise erb/B3 zu bilden, auch wenn dieses zunächst nicht vorhanden ist. Es empfiehlt sich daher das EGFR, erb/B2 und erb/B3 simultan zu inhibieren. Dies wird von individuell testbaren Kinase-Inhibitoren geleistet. Solche Testungen haben wir durchgeführt.
Lit.:
Targeting erb proteins and cancer and the role of non target erb/B3 - British Journal of Cancer, 2007, 97, 453-457
* Dies ist ein Schriftwerk im Sinne des § 1 Ziff. 1 des Urheberrechtsgesetzes vom 19.06.1901, d.h. Weitergabe und Mitteilungen darüber benötigen das Einverständnis des Autors.
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VEGF
Es fanden sich Zellen, die den vaskulären endothelialen Wachstumsfaktor (VEGF) vermehrt exprimieren. Nach neuesten wissenschaftlichen Erkenntnissen (Literatur) vermag VEGF das Wachstums- und Metastasierungsverhalten der Krebszelle zu beeinflußen, . Darüber hinaus steuert den VEGF das Teilungsverhalten der endothelialen Zellen der Kapillaren. Diese können stimuliert durch VEGF ihr Wachstum in Richtung auf eine wirksame Kapillarisierung des Tumors richten, was diesen einerseits mit Wirkstoffen versorgt, andererseits den Anschluß an den Kreislauf ermöglicht.
Somit signalisiert das Vorhandensein von VEGF in /auf der Krebszelle deren Fähigkeit dem Tumor neue Kapillaren zur besseren Blutversorgung und effizienteren Tumorzell-Aussaat zu verschaffen.
Literatur:
„Predective value of vascular endothelial growth factor (VEGF) in metastasis and prognosis of human cancer“, British Journal of Cancer (1998) 78 (10), 1379-1384
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cd44v5 / v6
Über die Bedeutung der Adhäsine CD44var = v5/v6 herrscht noch keine endgültige Einigkeit in der Wissenschaft. Ein Teil der Forscher behauptet, daß diese Adhäsine normale Zeichen der Immunogenität eines Tumors sei, andere wiederum sagen, daß nur die nicht mutierte CD44-Variante ein gesundes Zeichen sei, während das Vorhandensein der sog. Splicevariante var = v5/v6 bedeutet, daß die Tumorzelle sich besonders gut an der Gefäßinnenwand-Auskleidung, dem sog. Endothel anheften kann. Diese Anheftung korreliert nach Meinung dieser Forscher mit dem Invasivitätspotential der Tumorzelle, respektive dem Potential der Tumorzellen nach Invasion des Kreislaufes diesen neue Metastasen setzend wiederum auch verlassen zu können.
Was die Chemoresistenztestung angeht, so wird im übrigen darauf verwiesen, daß die hier isolierten Tumorzellen deutlich positiv waren für das multi-drug-resistance-gen (mrp/mrg) inherente oder erworbene Resistenz gegenüber Chemotherapeutika ist so gut wie immer mit dem Vorhandensein dieses Genes assoziiert. Es bildet dann eine in der Zellmembran integrierte Pumpe, die die Tumorzelle erfolgreich gegen das Chemotherapeutikum verteidigt, es regelrecht wieder herauspumpt. Nach Meinung seriöser Forscher ist heutzutage eine Chemotherapie ohne vorherige Resistenztestung nicht mehr seriöserweise zumutbar. Nach Meinung von Rechtsmedizinern kann eine Chemotherapie dann den Tatbestand der Körperverletzung darstellen.
Lit.:
Manfred Kaufmann et al, CD44 variant exon epitopes in primary brest cancer and length of survival – Lancet 1995; 345: 615-19
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Akt/mTOR
AKT ist eine an die Phospholipide der Zellmembran angekoppelte Kinase, die in Abhängigkeit von ihrer Phosphorylierung Tumor-Suppressoren ausschaltet und den Rezeptor mTOR statt dessen einschaltet. Daraufhin kommt es zur Umstellung des intrazellulären Glukosestoffwechsels von oxidativer Phosphorylierung auf aerobe Glykolyse, also zur milchsäurebildenden Gärung (Warburg-Effekt) und einer Stimulierung des Stoffwechsels für Aminosäuren, so daß es in Abhängigkeit von der mTOR-Aktivierung zu einer mRNA-gestützten vermehrten Proteintranslation kommt, die die Zellgröße, den Zellmetabolismus, das Zell-Überleben und die Wanderng von Zellen stimuliert. Dem können AKT- und mTOR-Antagonisten entgegentreten, sog. Inhibitoren.
Als Ergebnis der Expression von Akt/mTOR ist der Warburg’sche Gärungsstoffwechsel aktiviert, dokumentierbar an einer Überexpression des TKTL1. Kinase-Inhibitoren, die gegen das mTOR gerichtet und diätetische Maßnahmen bremsen den erhöhten Zuckerverbrauch dieser Zellen.
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TKTL1
Tumorzellen haben einen gestörten Zuckerstoffwechsel, zitiert nach Otto Warburg, 1924
On the origin of cancer cells – Otto Warburg – Science 20 Februar 1956, B. 123, Nr. 3191
Tumorzellen nehmen auch unter aeroben Bedingungen ca. zwanzigmal mehr Glukose auf als gesunde Zellen und bilden auch unter ausreichend Sauerstoffzufuhr massiv Milchsäure. Ein Stoffwechselprodukt, das bei gesunden Zellen nur während der anaeroben Glykolyse auftritt. Im Gegensatz zu gesunden Zellen benutzen insbesondere invasive Tumorzellen zum Abbau von Glukose sowohl unter anaeroben als auch aeroben Bedingungen zum überwiegenden Teil den Petose-Phosphat-Zyklus, während gesunde Zellen Glukose unter aeroben Bedingungen mit Hilfe des Zitronensäurezyklus verbrennen und dabei 38 ATP-Moleküle pro eingesetztem Glukosemolekül gewinnen, während über den Pentosephosphatzyklus nur zwei Moleküle ATP pro eingesetztem Molekül Glukose generiert werden können.
Bisher war bekannt, daß der nicht oxidative Teil des Pentosephosphatzyklus durch sog. Transketolase-Enzyme reguliert wird. Inzwischen wurden weitere Transketolase-verwandte Proteine (TKTL) entdeckt. Von diesen scheint das TKTL1 eine Schlüsselrolle bei der Energieversorgung in Tumorzellen zuzukommen. Dies war bisher nur an soliden Tumorzellen bekannt (Lit. – Expression of transketolase TKTLI predicts Colon and Urothelial cancer patient survival: Warburg-Effekt – reinterpreted, S. Langbei et al, British Journal of Cancer 2006, 94, 578-585)
Wir haben nun nach diagnostischer Apherese im Apherisat mit Hilfe eines TKTL-1 Antikkörpers nach dem TKTL-1 gesucht und konnten TKTL-1-positive Zellen in Abhängigkeit vom Krankheitsstadium unabhängig von der Tumorentität isolieren und mit Hilfe weiterer Marker molekular (c-myc, ck-ras,VEGF, p53 m, cd44v5 und v6, EGFR, erb/B2, Urokinase) charakterisieren.
Damit ist zum ersten Male der Nachweis einer Stoffwechselstörung der mitochondrialen Atmungskette in Tumorzellen geführt worden, die hämatogen in der Blutbahn zirkulieren.
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Indolamindeoxygenase
L-Tryptophan gehört zusammen mit dem Methionin („Penicillin des Genoms“) zu den Schlüsselmolekülen der Zell-Differenzierung und Tumorzellabwehr (Nature Medicine 9 (10) – S. 1269-1274). Sinkt die Konzentration von L-Tryptophan, vermehren sich die T-Lymphozyten, die für die Apoptose von Tumorzellen nötig sind, nicht mehr ausreichend.
Befinden sich Tumorzellen im Körper, so sorgen diese durch ein Tryptophan-abbauendes Enzym, die Indolamindeoxygenase, dafür dass der Tryptophan-Spiegel unter das für Lymphozyten nötige Mass sinkt.
Somit kann ein Tryptophn-Mangel ein erster ernster Hinweis auf das Vorliegen von Tumor-Stammzellen im Körper sein.
Ziehen Sie rechtzeitig die Konsequenz durch eine Sicherheits-PCR, mit der Sie organspezifisch prüfen können, ob in der Blutbahn Tumor-Stammzellen zirkulieren oder nicht. Auf diese Weise ersparen Sie sich böse Überraschungen.
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OCT-4-Gen
Mitglied einer Genfamilie, die Transkriptionsfaktoren herstellt, mit deren Hilfe aus normalen Zellen Tumor-Stammzellen werden.
Diese Tumor-Stammzellen entziehen sich einer Chemotherapie
Lit.:
Trosko James, From adult stem cells to Cancer Stem Cells, Annals of the New York Academy Sciences, Vol. 1089, Nov, 2006, 36-58
To evade chemotherapy some cancer cells mimic stem cells, Science daily September 22, 2007, Vasko et al
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MDR
Die disseminierenden epithelialen Tumorzellen trugen das Multi-Drug-Resistance-Gen und das humane Y-Box-Protein mit der Folge der Chemo-Resistenz dieser Zellen.
Inherente oder erworbene Resistenz gegenüber Chemotherapeutika ist immer mit dem Vorhandensein dieses Genes assoziiert. Es bildet eine in die Zellmembran integrierte Pumpe, die die Tumorzelle erfolgreich gegen ein Chemotherapeutikum verteidigt, es regelrecht wieder herauspumpt. Nach Meinung von Ethikern ist heutzutage eine Chemotherapie ohne vorherige Resistenztestung nicht mehr seriöserweise zumutbar. Nach Meinung von Rechtsmedizinern kann eine Chemotherapie dann den Tatbestand der Körperverletzung darstellen.
Literatur:
Ipfner Dr., „Epitope maping of monoclonal antibodies specific for 190-KDA multi-drug resistance protein (mrp)“, British Journal of Cancer (1998) 78 (9), 1134-1140
Weitere vorhandene Chemo-Resistenz-Mechanismen (1): intrazelluläre Transport-Vesikel, in denen sich die eingesetzten Cytostatika (z.B. Adriablastin) anreichern, um aus der Zelle ausgeschleust zu werden. Entgiftungs-Enzmye, die insbesondere das artefizielle Cisplatin unwirksam werden lassen.
Diese Resistenz-Mechanismen verhindern hier einen erfolgversprechenden Einsatz der Leitlinien-Medizin
(1)Zitiert nach Prof. Dietl, Pathologie der Charité
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