Wie entsteht Krebs?

Lebensstilfaktoren: Raucher haben beispielsweise ein höheres Risiko, an Krebs zu erkranken. Auch Übergewicht und Bewegungsmangel gelten als Krebsrisikofaktoren. Die Ernährung kann das Krebsrisiko beeinflussen. Hinzu kommt: Wer sich häufig ungeschützt der Sonne aussetzt, hat ebenfalls ein erhöhtes Risiko, an Krebs zu erkranken.

Umweltfaktoren: Auf manche Umweltfaktoren hat man als Einzelner nur bedingt Einfluss.  Es gibt einige bekannte krebsauslösende Stoffe – sogenannte Kanzerogene – die im täglichen Leben eine mehr oder weniger wichtige Rolle spielen. Dazu gehören beispielsweise Asbest oder manche Chemikalien und Umweltgifte, aber auch die natürliche Strahlung, der man ausgesetzt ist.
Eine Größenordnung anzugeben, wie viele Menschen weltweit umweltbedingt an Krebs erkranken, ist schwierig. Schätzungen von Fachleuten bewegen sich zwischen 4 von 100 bis 20 von 100. Diese Zahlen schwanken allerdings stark, je nachdem, wo man wohnt: Beispielsweise ist die Umweltbelastung in Entwicklungsländern viel höher als in Deutschland.

Krankheitserreger: Verschiedene Krankheitserreger können ebenfalls zur Krebsentstehung beitragen. Vor allem Viren sind bisher als Krebsauslöser bekannt, aber auch manche Bakterien und Parasiten.
Fachleute schätzen: Etwa jede 6. Krebserkrankung weltweit ist durch Infektionen bedingt. In Deutschland ist der Anteil allerdings geringer: Wissenschaftler schätzen, dass hierzulande etwa 4 von 100 Krebserkrankungen auf Infektionen zurückzuführen sind.

Familiäres Krebsrisiko: Neben äußeren Risikofaktoren spielt die genetische Grundausstattung jedes einzelnen Menschen eine Rolle: Manche Menschen haben ein erhöhtes Krebsrisiko, weil sich in allen Zellen ihres Körpers Veränderungen am Erbgut finden, die die Krebsentstehung fördern.

Fachleute schätzen, dass etwa 5 bis 10 von 100 Krebserkrankungen aufgrund einer erblichen Veranlagung entstehen. Was vererbt wird, ist allerdings nicht die Krebserkrankung selbst, sondern das hohe Risiko: Nicht jeder Mensch mit einer bestimmten Erbanlage erkrankt zwangsläufig an Krebs. Äußere Einflüsse können bei einer erblichen Veranlagung das Krebsrisiko zusätzlich verändern.

Vorgänge in der Zelle: Eine weitere Quelle für Fehler ist der Zellstoffwechsel selbst: Zum Beispiel entstehen bei normalen Vorgängen in einer Zelle sogenannte freie Radikale, die das Erbgut schädigen können. Außerdem kann es bei Zellteilungen zu Fehlern kommen. Solche Fehler finden sich dann nicht im ganzen Körper, sondern nur in der betroffenen Zelle.

Krebszellen entstehen aus gesunden Zellen. Es gibt einige wesentliche Unterschiede zwischen normalen, gesunden Zellen und Krebszellen.

• Krebszellen sind unabhängig von Wachstumssignalen: Um sich teilen zu können, benötigen gesunde Zellen von außen einwirkende Signale durch Wachstumsfaktoren. Krebszellen benötigen diese Signale nicht mehr. Sie können sich auch ohne solche Wachstumsfaktoren teilen.
• Krebszellen sind unempfindlich gegenüber Signalen, die Wachstum und Vermehrung hemmen: Gesunde Zellen reagieren auf wachstumshemmende Signale. Dadurch wird das Gleichgewicht zwischen neugebildeten und abgestorbenen Zellen im Gewebe erhalten. Diese Eigenschaft ist bei Krebszellen nicht mehr vorhanden.
• Krebszellen wachsen unbegrenzt: Gesunde Zellen besitzen einen unabhängigen "Zähler", der die Anzahl der Zellteilungen begrenzt: Bei jeder Zellteilung verkürzen sich die Enden der Chromosomen, die sogenannten Telomere. Sind sie zu kurz, teilen sich die Zellen nicht mehr. Bei Krebszellen funktioniert dieser Mechanismus nicht mehr.
• Kein "programmierter Zelltod" (Apoptose): Normale Zellen sind fähig, "Selbstmord" zu begehen, wenn sie Schäden aufweisen. Dieser Vorgang wird über komplizierte Regelwege gesteuert und kontrolliert. Die meisten Krebszellen reagieren jedoch nicht mehr auf Signale, die den programmierten Zelltod einleiten sollen.
• Neue Blutgefäße (Angiogenese) zur Versorgung des Tumors: Wachsende solide Tumoren benötigen wie andere Gewebe eine Versorgung mit Sauerstoff und Nährstoffen über Blutgefäße. Normalerweise ist die Menge und Verteilung der Blutgefäße bei Erwachsenen weitgehend konstant. Tumorzellen können die Bildung neuer Blutgefäße anregen. Dafür bilden sie zum Beispiel Botenstoffe wie den "vaskulären Endothelwachstumsfaktor", abgekürzt VEGF (englisch vascular endothelial growth factor).
• Invasion und Metastasenbildung: In der Regel haben Zellen einen festen Standort im Körper: Sie bleiben in ihrem Gewebeverband und gehen nicht auf Wanderschaft. Zu den wenigen Ausnahmen gehören zum Beispiel Blutzellen. Tumorzellen können dagegen zerstörend in umliegendes Gewebe einwachsen (Invasion). Manche Krebszellen lösen sich sogar aus ihrem Gewebe, bewegen sich im Körper fort und bilden in anderen Gewebe Tochtergeschwulste: Sie metastasieren.

Viele Krebszellen zeigen weitere Unterschiede zu normalen Zellen: Sie stellen ihren Stoffwechsel um und gewinnen zum Beispiel Energie auf eine andere Weise als gesunde Zellen. Solche Stoffwechselumstellungen betreffen aber nicht alle Tumorzellen und sind bei manchen Tumorarten seltener zu beobachten als bei anderen. Auch ist bisher nicht klar: Warum finden diese Veränderungen statt? Welche Auswirkungen haben sie? Sind sie wirklich notwendig, um eine Zelle zur Krebszelle zu machen? Zu diesem Thema ist weitere Forschung notwendig.

Nicht nur die Information in den Genen selbst bestimmen, wie eine Zelle aussieht und was wie tut. Wichtig ist auch, wie häufig ein Gen überhaupt abgelesen wird. Das wird zum Beispiel durch weitere Abschnitte der DNA gesteuert, die meist nicht zu Eiweißen übersetzt werden. Hinzu kommt: Die DNA ist um Eiweißmoleküle gewickelt, die Histone. Auch die Histone sind an der Steuerung der Gene beteiligt.

Verantwortlich für die Häufigkeit, mit der ein Gen abgelesen wird, sind vor allem chemische Markierungen an der DNA oder den Histonen. Sie führen zum Beispiel zur Bindung von regulierenden Proteinen an die Erbinformation. Oder sie bewirken, dass die DNA an Abschnitten zugänglicher ist, die abgelesen werden sollen. So ist es möglich, dass eine Hautzelle andere Proteine bildet als eine Leberzelle, obwohl beide über die gleiche genetische Gesamtinformation verfügen.

• Die Wissenschaft, die sich mit dieser übergeordneten Regulierung der Gene beschäftigt, nennt sich Epigenetik (epi = griechisch für „auf", "über", "zusätzlich").

Ob aus einer Erbinformation ein Protein entsteht oder nicht, unterliegt jedoch noch weiteren Kontrollen. Eine solche Steuerung findet zum Beispiel bei der Übersetzung der Gene in Eiweiße statt. Denn auch die Aktivität des "Übersetzungsmoleküls" – der RNA – kann reguliert werden.

Fehler in der Steuerung können zu Krebs führen: Auf allen Ebenen der Struktur, Verpackung und Übersetzung des genetischen Materials kann es zu Störungen kommen - und alle diese Störungen können zur Entstehung von Krebs beitragen.

Auch in gesunden Organen und Geweben gibt es unterschiedliche Zellen. Zwar tragen alle die gleiche Erbinformation. Aber nur ein Teil scheint für Zellteilung, Wachstum und Erneuerung zuständig zu sein. Diese Zellen bezeichnet man als Stammzellen: Sie sind nicht vollständig ausgereift und können sich deshalb unbegrenzt teilen und in verschiedene Zelltypen weiterentwickeln. Ein Beispiel sind Blutstammzellen, aus denen sich alle Formen von Blutzellen bilden können.

• Nach heutigem Wissen gibt es auch in vielen Tumoren Zellen, die hauptverantwortlich für deren Wachstum sind: Sie können sich unbegrenzt teilen, während die restlichen Tumorzellen sich nur begrenzt oder gar nicht mehr teilen.
• Man bezeichnet diese Zellen als Tumorstammzellen oder Krebsstammzellen.

Offene Fragen beim Tumorstammzell-Modell: Das Modell besagt, dass alle Krebszellen in einer Geschwulst von Tumorstammzellen abstammen. Unklar ist jedoch bisher, wie viele Zellen innerhalb eines Tumors Stammzelleigenschaften besitzen. Das könnte auch von Tumor zu Tumor verschieden sein. Auch scheinen nicht alle Tumorarten diesem Modell zu folgen.

Noch nicht endgültig geklärt ist auch, wie Krebsstammzellen entstehen: Haben sie sich aus gesunden Gewebestammzellen entwickelt? Oder entstehen sie aus ausgereiften Zellen, die für die unbegrenzte Teilung notwendige Eigenschaften wiedererlangt haben? Wissenschaftler nehmen inzwischen an, dass beides möglich ist. Womöglich können Krebszellen sogar zwischen Phasen mit Stammzelleingenschaften und solchen ohne wechseln.

Welche Bedeutung haben Tumorstammzellen? Mit der Existenz der Tumorstammzellen lassen sich typische Eigenschaften von Tumoren erklären: Möglicherweise geht von diesen zur unbegrenzten Teilung fähigen Zellen die Bildung von Metastasen aus.

Auch für Rückfälle könnten sie verantwortlich sein: Krebsstammzellen teilen sich langsam und können sogar in einer Art Schlafzustand verharren. Da Chemotherapie und Bestrahlung hauptsächlich auf Zellen wirken, die sich schnell teilen, sind Tumorstammzellen relativ unempfindlich gegenüber diesen Behandlungen. Daher könnten sie die Ursache dafür sein, dass ein scheinbar zerstörter Tumor nach längerer Zeit wieder zurückkehrt.

• Forscher arbeiten daher zum Beispiel an Therapien, die zuerst schlafende Tumorstammzellen "wecken" sollen, um sie anschließend mit den gängigen Therapeutika zu behandeln. Bisher stehen solche Entwicklungen aber noch am Anfang.

Tumoren im Gewebe bestehen nicht nur aus Tumorzellen: Weitere Zelltypen können einwandern und Teile des Tumors bilden. Auch die direkte Umgebung des Tumors spielt eine Rolle für Wachstum, Versorgung und Ausbreitung der Tumorzellen. Man nennt sie auch die Tumor-Mikroumgebung. Sie besteht aus verschiedenen Zelltypen sowie strukturgebenden und Signal-Molekülen, die von diesen Zellen abgegeben werden.

Beispiele sind:

• Zellen, die Blut- und Lymphgefäße zur Versorgung des Tumors bilden,
• Zellen, die eine Stützfunktion ausüben,
• Immunzellen, die in den Tumor einwandern.

Tumorzellen stehen mit den anderen Zelltypen in ihrer Umgebung im Austausch. Sie regen sie zum Beispiel dazu an, wachstumsfördernde oder Immunsystem-hemmende Signalmoleküle zu bilden. Andersherum beeinflussen auch die umliegenden Zellen das Verhalten und die Eigenschaften der Tumorzellen. Sie können damit das Krebswachstum fördern oder hemmen.

• Wissenschaftler forschen deshalb an Medikamenten, die auf die Tumormikroumgebung wirken. Die Hoffnung dahinter: So kann man eventuell die Therapie unterstützen, die sich gegen die eigentlichen Tumorzellen richtet.

Das Immunsystem des Körpers erkennt Fremdstoffe. Das ist bei Krebszellen nicht so einfach wie zum Beispiel bei Bakterien: Krebszellen entstehen aus gesunden Zellen und sind ihnen daher ähnlich. Dennoch gibt es veränderte Merkmale, an denen die Immunzellen Tumorzellen erkennen können. Das passiert im Körper auch häufig: Viele Krebszellen werden vom Immunsystem bereits vernichtet, bevor überhaupt ein erkennbarer Tumor wachsen kann.

Was ist schiefgegangen, wenn dennoch ein Tumor entsteht? Nicht alle Krebszellen oder Krebsvorläuferzellen sind für das Immunsystem gut erkennbar. Außerdem entwickeln manche Tumorzellen Ausweichstrategien gegen die Wächter des Immunsystems: Zum Beispiel indem sie sich "unsichtbar" für das Immunsystem machen. Oder indem sie Immunzellen hemmen. So können sie der Immunabwehr entkommen.