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Für alle (!) Interessierten

Lektionen aus der Physik für Krebsforscher

Nicht nur Biologen beschäftigen sich mit den Ursachen von Krebserkrankungen, auch KollegInnen aus anderen Fächern haben sich zum Thema Gedanken gemacht, so etwa der britische Physiker Paul CW Davies. Er sieht Analogien zwischen der Transformation einer normalen zu einer malignen Zelle und dem physikalischen Phänomen eines Phasenübergangs der ersten Ordnung. Letzteres ist eine abrupte diskontinuierliche Änderung eines Aggregatzustandes der Materie, wie etwa beim Übergang einer Flüssigkeit in den gasförmigen Zustand. Bestimmend für den Phasenübergang sind sogenannte Kontrollparameter, wie etwa im Beispiel des Verdampfens die Temperatur und der Luftdruck.

Bei der malignen Transformation wird ein kritischer Kontrollpunkt überschritten, an dem die regulierte multizelluläre Organisation verloren geht und atavistische Programme der Zellteilung aktiviert werden. Diese Programme führen zur Expansion des Tumorklons. Aber nicht nur das! Auch umliegende Zellen und Gewebe sowie der Metabolismus werden zur Unterstützung des Tumorwachtums rekrutiert. In Analogie zum Phasenübergang der ersten Ordnung sind mehrere Kontrollparameter daran beteiligt, dass bei der Krebsentstehung ein ganzes System einen Wandel erfährt: Intrinsische, etwa bestimmte Gendefekte und extrinsische, denn die Krebsentstehung hängt auch von Signalen aus der Umgebung ab. Daraus könnte man schließen, dass die Rückstellung oder Reparatur eines einzigen Kontrollparameters in vielen Fällen nicht ausreicht, um eine Reversion in den Normalzustand zu erreichen. In diesem physikalischen Konzept wäre ein „Drehen an vielen Schrauben“ notwendig, um eine anhaltende Kontrolle wiederherzustellen, nicht nur ein Kampf gegen die Tumorzellen selbst, sondern auch eine Neuregulierung im sogenannten Tumor-Mikroenvironment und in den metabolischen Programmen.   

Quellen

Über den Autor
Mit Ende 2025 blickt Dr. Niklas Zojer auf 30 Jahre in der Forschung und der klinischen Onkologie zurück.

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