Professor
Labor für Molekular- und Zellbiologie
William R. Brody-Vorsitzender
Lungenkrebs und Typ-2-Diabetes sind zwei der häufigsten Todesursachen in den Vereinigten Staaten. Es stellt sich heraus, dass sie noch etwas gemeinsam haben: Bei beiden Krankheiten liegt ein Missgeschick bei der Energienutzung der Zellen vor. In Tumoren entziehen sich mutierte Zellen Energie, um aggressiv zu wachsen. Bei Diabetes können Zellen zwei wichtige Energiequellen – Zucker und Fett (Lipide) – nicht mehr richtig verarbeiten und speichern.
Jetzt haben Wissenschaftler eine Reihe gemeinsamer biochemischer Wege entdeckt, die normalerweise sowohl Krebs als auch Typ-2-Diabetes unterdrücken. Im letzten Jahrzehnt ist das Interesse an den Details, wie Krebswege mit dem Stoffwechsel zusammenhängen, und umgekehrt, wie Stoffwechselwege die Entstehung von Krebs und Diabetes steuern, explosionsartig gestiegen. Dies hat zu einer Reihe neuer Erkenntnisse darüber geführt, wie Zellen ihr Energiegleichgewicht aufrechterhalten und ihren Stoffwechsel an ihre Wachstumsbedürfnisse koppeln. Forscher beobachten, dass mehrere Medikamente gegen Diabetes und andere Stoffwechselstörungen bei der Behandlung von arzneimittelresistenten Krebsarten helfen können und umgekehrt.
Vor fünfzehn Jahren entdeckte Reuben Shaw, dass ein bei Krebs häufig mutiertes Gen (LKB1) ein Enzym namens AMPK reguliert. Dieses Enzym ist entscheidend für den therapeutischen Nutzen von Metformin, dem derzeit am häufigsten eingesetzten Medikament gegen Typ-2-Diabetes. Seit dieser Entdeckung fragte sich Shaw, ob Medikamente, die ursprünglich zur Behandlung von Stoffwechselerkrankungen entwickelt wurden, auch gegen Krebs wirken könnten.
Dieser faszinierende Zusammenhang zwischen Krebs und Stoffwechsel fiel mit dem aufkommenden Interesse am Stoffwechsel bei Krebs zusammen, das schnell in den Vordergrund der Krebsforschung rückte. Das Shaw-Labor konzentriert sich auf die Entdeckung neuer Aspekte eines zentralen Stoffwechsel- und Wachstumspfads, der die Reaktion aller Zellen auf einen Mangel an Nährstoffen und Energie untermauert. Dieser von Shaw entdeckte AMPK-Weg stoppt das Zellwachstum und programmiert den Stoffwechsel neu, wenn Nährstoffe knapp sind. Der gleiche Weg trägt auch dazu bei, die Vorteile von Bewegung, Metformin und Ernährung mechanistisch mit der Unterdrückung von Krebs und Diabetes zu verbinden. Im letzten Jahrzehnt haben die Studien des Labors in Salk zur Entdeckung mehrerer neuer Therapien sowohl für Krebs als auch für Stoffwechselerkrankungen geführt.
gezielte Fettgewinnung zur Behandlung von Krebs: Das Shaw-Labor hat eine Möglichkeit entdeckt, die Fettsynthese gezielt anzuhalten und zu stoppen, um das Krebswachstum zu stoppen. Sie entwickelten das neuartige Fettsynthesehemmer-Medikament ND-646, das in Kombination mit gängigen Behandlungen für nichtkleinzelligen Lungenkrebs vielversprechend ist. Diese Entdeckung könnte zu neuen therapeutischen Behandlungsmöglichkeiten für verschiedene Krebsarten wie Leber- oder andere Lungenkrebsarten führen.
Eine Wunderwaffe für den Stoffwechsel: Shaw hat ein neues System entwickelt, um zu untersuchen, wie, wo und wann AMPK seine molekularen und therapeutischen Funktionen ausführt, wie etwa die Umkehrung von Diabetes, die Verbesserung der Herz-Kreislauf-Gesundheit, die Behandlung von Mitochondrienerkrankungen – und sogar die Verlängerung der Lebensspanne. Dieses neuartige Modell bietet eine neue Möglichkeit, die gesundheitlichen Vorteile von AMPK, einem Hauptregulator des Stoffwechsels, für eine Vielzahl von Krankheiten zu definieren.
Wie das Kraftwerk der Zelle Angriffe übersteht: Das Shaw-Labor entdeckte, wie Zellen nach Angriffen beispielsweise durch Gifte die Reparatur ihrer Energiegeneratoren, der Mitochondrien, auslösen. Wenn Zellen einer mitochondrialen Schädigung ausgesetzt sind, sendet das Enzym AMPK einen Notfallalarm an die Mitochondrien und weist sie an, in viele winzige mitochondriale Fragmente zu zerfallen, die dann wieder zu neuen, nutzbaren Einheiten zusammengesetzt werden. Dieser Befund liefert Erkenntnisse für Erkrankungen wie die Parkinson-Krankheit, die mit dysfunktionalen Mitochondrien verbunden ist.
BS Biologie, Cornell University
PhD, Biologie, MIT
Postdoktorand, Harvard Medical School
