Neue Biomarker für Knochenmetastasen – von Mechanismen zur Analytik und zurück

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Lorenz C. Hofbauer; Dr. Tilmann Rachner; Professorin Dr. Martina Rauner
• Fachliche Zuordnung: Gynäkologie und Geburtshilfe ; Hämatologie, Onkologie ; Orthopädie, Unfallchirurgie, rekonstruktive Chirurgie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 432406196

Knochenmetastasen sind häufige und meist unheilbare Komplikationen bei 80% der Patientinnen mit fortgeschrittenem Brustkrebs. Diese Metastasen führen zu Frakturen, Schmerzen, einer geringen Lebensqualität und verkürzten Lebenserwartung. Bereits vor Diagnosestellung können vereinzelte, im Blut zirkulierende Tumorzellen (CTC) den primären Tumor verlassen haben und in den Knochen eingewandert sein, wo sie als disseminierte Tumorzellen (DTCs) das Knochenmark besiedeln. Später können diese Tumorzellen durch Interaktionen mit Knochen-abbauenden Osteoklasten zu osteolytischen Läsionen führen. In diesem Teufelskreis der Knochenmetastasierung wird Knochen zerstört, während der Tumor expandiert. Herkömmliche Biomarker für den Knochenumbau werden aktuell in klinischen Studien und in der Klinikroutine eingesetzt. Diese Marker sind jedoch deskriptiv und spiegeln weder Knochenqualität noch -festigkeit wider, noch geben sie Aufschluss über die lokalen Prozesse im Knochen. Darüber hinaus schränken präanalytische und methodologische Einflüsse (Tageszeit, Diät, Interferenzen) die Anwendbarkeit in der Praxis ein. In jüngster Zeit wurde ein Spektrum biologisch aktiver Proteine mit definierten Funktionen in der Regulation des Knochenstoffwechsels identifiziert. Einige davon sind kausal an der Entstehung von Knochenmetastasen beim Brust- und Prostatakarzinom sowie Osteolysen des multiplen Myeloms beteiligt. Die Relevanz dieser Marker bei Knochenmetastasen des Mammakarzinoms ist bislang unbekannt. Wir haben uns in der DFG-Forschergruppe 1586 SKELMET eine große Expertise in der Osteoonkologie und der präklinischen und translationalen Knochenforschung erarbeitet. Ferner haben wir über die letzten 10 Jahre umfangreiche Erfahrung im Bereich von Biomarkern des Knochenstoffwechsels gesammelt. So konnten wir kürzlich Osteoprotegerin (OPG) als einen negativen Prognosemarker bei Patientinnen mit Brustkrebs identifizieren. In diesem Projekt planen wir (i) die Rolle von OPG bei Knochenmetastasen des Mammakarzinoms molekularbiologisch und tierexperimentell umfangreich zu untersuchen, sowie (ii) neuartige Biomarker bei der ossären Metastasierung des Mammakarzinom mit Fokus auf Bone Sialoprotein, Periostin und Myostatin unter Nutzung umfangreich charakterisierter Patientenkohorten zu identifizieren. In diesem Transferprojekt werden wir eng mit Immundiagnostik zusammenarbeiten, einem führenden und langjährigen Partner im Bereich molekularer Diagnostik und Osteoonkologie, mit dem eine langjährige und erfolgreiche Kooperation besteht. Die produktive Zusammenarbeit wird vor allem von der Synergie unterschiedlicher Expertisen im Bereich Knochen- und Tumorbiologie, Biomarker und anwendungsorientierter Technologien profitieren. Die Ergebnisse unserer Studie dürften dazu beitragen, den Verlauf von Knochenmetastasen präziser vorherzubestimmen und eine genauere Risikostratifikation durchzuführen, mit dem Ziel einer verbesserten Versorgung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Anwendungspartner: Immundiagnostik AG