Ein Forscherteam der Helmholtz-Gemeinschaft München hat in Zusammenarbeit mit der Universität Tohoku ein Schlüsselprotein entdeckt, das die Ferroptose reguliert, eine Form des programmierten Zelltods, der durch oxidativen Stress ausgelöst wird. Die Ferroptose ist aufgrund ihrer potenziellen Anwendungsmöglichkeiten bei der Behandlung therapieresistenter Krebserkrankungen und neurodegenerativer Erkrankungen zu einem Schwerpunkt der wissenschaftlichen Forschung geworden. Der Schwerpunkt der Studie lag auf Peroxiredoxin 6 (PRDX6), einem Protein, das eine wichtige Rolle bei der Regulierung der Ferroptose spielt. PRDX6 fungiert auch als Selenträger, ein wesentlicher Bestandteil zum Schutz der Zellen vor oxidativen Schäden. Diese Entdeckung macht PRDX6 zu einem potenziellen Ziel für Therapien, die sowohl auf Krebs als auch auf neurodegenerative Erkrankungen abzielen. Die am 14. November 2024 in Molecular Cell veröffentlichte Studie wurde von Dr. Eikan Mishima, leitender Wissenschaftler an der Helmholtz-Gemeinschaft München und der Universität Tohoku, sowie von Professor Marcus Conrad, ebenfalls vom Institut für Stoffwechsel und Zelltod der Helmholtz-Gemeinschaft München, geleitet.
PRDX6: Selenträger und Ferroptoseregulator
Selen ist ein für die menschliche Gesundheit essentielles Spurenelement und integraler Bestandteil mehrerer wichtiger Selenoproteine. Unter diesen ist Glutathionperoxidase 4 (GPX4) besonders wichtig, da sie hilft, Ferroptose zu verhindern, indem sie die Lipidperoxidation mildert. Der Fokus der Forscher auf PRDX6 ergab sich aus seiner Peroxidaseaktivität, die der von GPX4 ähnelt. Obwohl PRDX6 in seiner Peroxidasefunktion weniger wirksam ist als GPX4, entdeckte das Team, dass Zellen ohne PRDX6 anfälliger für Ferroptose waren, insbesondere Krebszellen. Diese unerwartete Beobachtung führte zur Enthüllung der Rolle von PRDX6 im Selenstoffwechsel. PRDX6 besitzt nicht nur Peroxidaseaktivität, sondern fungiert auch als Selenträgerprotein. Diese Funktion ist entscheidend für den Transport von Selen innerhalb von Zellen, da sie dessen Einbau in Selenoproteine wie GPX4 ermöglicht und so zur Regulierung der Ferroptoseempfindlichkeit beiträgt. Wie Dr. Mishima bemerkte: „Über die molekulare Identität von PRDX6 als Selenträger wurde lange spekuliert, aber unsere Studie hat sie bestätigt.“
Auswirkungen eines PRDX6-Mangels auf Tumore und das Gehirn
In Tierstudien führte das Fehlen von PRDX6 zu einem verringerten Tumorwachstum, was die Bedeutung des Proteins in der Krebsbiologie unterstreicht. Darüber hinaus wiesen PRDX6-defiziente Mäuse niedrigere Selenoproteinwerte im Gehirn auf, was auf die entscheidende Rolle des Proteins für die Gesundheit des Gehirns und den Neuroschutz hinweist. Dieser Befund legt nahe, dass PRDX6 sowohl für das Fortschreiten von Krebs als auch für die Gehirnfunktion ein entscheidender Faktor ist.
Therapeutisches Potenzial für Krebs und neurodegenerative Erkrankungen
Diese Erkenntnisse eröffnen neue Behandlungsansätze für Krebs und neurodegenerative Erkrankungen. Tumore, die gegen herkömmliche Therapien resistent sind, können anfälliger für Ferroptose werden, wenn PRDX6 gehemmt wird, was eine neue Strategie zur Bekämpfung aggressiver Krebsarten bietet. Im Gegensatz dazu könnte die Erhaltung der PRDX6-Funktion im Gehirn eine Möglichkeit bieten, das Fortschreiten neurodegenerativer Erkrankungen zu verlangsamen, indem der Selenoproteinspiegel aufrechterhalten und neuronale Ferroptose verhindert wird. Professor Conrad wies darauf hin, dass die Entdeckung der Rolle von PRDX6 im Selenstoffwechsel die therapeutischen Ansätze für Krebs und Neurodegeneration revolutionieren könnte. Die Arbeit des Teams wird durch eine verwandte Studie des Friedmann Angeli-Labors an der Universität Würzburg ergänzt, die ebenfalls in derselben Ausgabe von Molecular Cell veröffentlicht wurde. Zusammen unterstreichen diese Studien die Bedeutung von PRDX6 für Gesundheit und Krankheit.
Kommentar von SuppBase-Kolumnistin Alice Winters:
Die Identifizierung von Peroxiredoxin 6 (PRDX6) als kritischer Regulator der Ferroptose stellt einen bedeutenden Fortschritt im wissenschaftlichen Verständnis von Krebs und neurodegenerativen Erkrankungen dar. Diese Forschung klärt nicht nur einen neuen molekularen Mechanismus auf, sondern ebnet auch den Weg für potenzielle therapeutische Eingriffe. Durch die Untersuchung der Doppelrolle von PRDX6 als Peroxidase und Selenträger liefert die Studie neue Erkenntnisse darüber, wie der Selenstoffwechsel zelluläre Stressreaktionen beeinflussen kann, und eröffnet Möglichkeiten für eine Präzisionsmedizin. Die therapeutischen Implikationen dieser Entdeckung sind besonders faszinierend. Ferroptose hat in den letzten Jahren aufgrund ihres Potenzials, schwer behandelbare Krebsarten zu bekämpfen, an Aufmerksamkeit gewonnen. Die Fähigkeit, Krebszellen durch PRDX6-Hemmung für Ferroptose zu sensibilisieren, könnte einen bahnbrechenden Ansatz in der Onkologie darstellen, insbesondere bei therapieresistenten oder metastasierten Tumoren. Darüber hinaus waren neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer und Multiple Sklerose hinsichtlich der Entwicklung von Behandlungen lange Zeit schwer fassbar. Die Rolle von PRDX6 beim Schutz von Neuronen vor oxidativem Stress könnte einen neuen Weg zur Behandlung dieser Erkrankungen eröffnen. Obwohl die Erkenntnisse überzeugend sind, sind weitere Untersuchungen erforderlich, um die klinische Anwendbarkeit dieser Ergebnisse zu untersuchen. Eine wichtige Überlegung wird die sichere Modulation der PRDX6-Aktivität beim Menschen sein, angesichts des empfindlichen Gleichgewichts zwischen der Förderung der Ferroptose in Tumoren und der Verhinderung neuronaler Schäden im Gehirn. Darüber hinaus erfordern die umfassenderen Auswirkungen des Selenstoffwechsels auf die menschliche Gesundheit eine sorgfältige Beachtung möglicher Nebenwirkungen oder unbeabsichtigter Folgen einer Änderung dieses Signalwegs. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Forschung einen aufregenden Durchbruch mit tiefgreifenden Auswirkungen auf die Krebstherapie und die Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen darstellt. Während wir den vollen Umfang der Funktionen von PRDX6 weiter verstehen, könnte sein Potenzial als therapeutisches Ziel dazu beitragen, eine neue Ära der Behandlungen einzuläuten, die auf der präzisen Regulierung der Ferroptose basieren.
