Eine Krebsdiagnose kann das Leben von einem auf den anderen Moment komplett verändern. Fast jede und jeder kennt jemanden, der an Krebs erkrankt ist oder hat die Krankheit selbst erlebt. Statistisch gesehen droht jedem zweiten Menschen in Deutschland im Laufe des Lebens eine Diagnose. Trotz großer Fortschritte in der Medizin bleibt Krebs eine der häufigsten Todesursachen weltweit. Gleichzeitig hat sich die Forschung in den vergangenen Jahren aber rasant weiterentwickelt.
Heute geht es längst nicht mehr nur darum, Tumore möglichst schnell zu entfernen oder mit Chemo- und Strahlentherapie zu behandeln. Forschende entwickeln immer gezieltere und individuellere Therapien. Wir fragen uns deshalb heute in „Ach Mensch“: Wie verändert die moderne Krebsforschung die Behandlung von Krebs? Welche neuen Therapieansätze machen Hoffnung? Und wie nah sind wir dran an einer wirklich personalisierten Krebsmedizin? Ich bin Jessi Hughes, schön, dass ihr zuhört. „Ach Mensch“ – Schwerpunkt Körper und Psyche. Ein detektor.fm-Podcast in Kooperation mit der Max-Planck-Gesellschaft.
Jedes Jahr erhalten in Deutschland rund eine halbe Million Menschen die Diagnose Krebs. Aber Krebs ist nicht gleich Krebs. Hinter dem Begriff verbergen sich mehr als hundert unterschiedliche Erkrankungen, die sich in ihrer Entstehung, ihrem Verlauf und in ihrer Behandlung zum Teil erheblich unterscheiden. Entsprechend vielfältig sind auch die Ansätze der Krebsforschung. Neben klassischen Therapien wie Operationen, Chemotherapie und Bestrahlung rücken heute zunehmend zielgerichtete Medikamente, Immun- und evolutionsbasierte Therapien in den Fokus. Sie sollen Tumore präziser bekämpfen und die Behandlung individueller auf die Eigenschaften eines Tumors abstimmen.
Darüber spreche ich heute mit Dr. Jona Kaiser. Er forscht am Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts und am Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin in Erlangen. Dort leitet er eine Forschungsgruppe, die untersucht, wie sich Krebszellen in dichten Zellverbänden verhalten und wie biophysikalische Prozesse die Evolution von Tumoren und die Entstehung von Therapieresistenzen beeinflussen. Herzlich willkommen, Herr Kaiser! Schön, dass Sie heute bei uns sind.
Ja, hallo, Frau Hughes. Ich muss zugeben, Sie sind Physiker, Sie arbeiten in der Krebsforschung. Mich hat das zuerst ein kleines bisschen verwundert. Welche Perspektive bringen denn Sie als Physiker jetzt mit in die Krebsforschung? Ja, das ist natürlich eine spannende Sache, und ich mag das auch immer, wenn man das sagt. Also ich bin am Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin. Das ist ein Teil von dem Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts hier in Erlangen. Ich sage Physik und Medizin, das stößt erst mal auf Verwunderung. Aber das ist ja das, was ich als Forscher so spannend finde: Wenn man etwas erst mal nicht erwartet und dann beim zweiten Hinschauen merkt, oh, das passt eigentlich total gut zusammen.
Und so ist das bei Physik und Medizin auch. Ich glaube, wenn man sich mal überlegt, was denn eigentlich Physik ist, weil das ist ja nicht nur das, was man vielleicht viele Hörerinnen und Hörer sich vorstellen: Astrophysik, Teilchenphysik, Quantenphysik, natürlich all das. Aber was all diese Physiker verbindet, ist, dass sie irgendwie versuchen zu verstehen, wie die Welt, wie unser Universum funktioniert, und zwar auf ganz fundamentaler Ebene. Was sind die zugrunde liegenden Konzepte? Und diese Frage können wir uns natürlich auch im biologischen und medizinischen Kontext stellen.
Also eine Galaxie ist ein komplexes System, ein Tumor ist ein ebenso komplexes System. Und wie können wir mit dieser Brille der Physik neue Methoden entwickeln, wie wir Diagnostik verbessern, aber auch einfach diese Konzepte verwenden, um neue Therapiemethoden zu erdenken, zu testen und hoffentlich dann irgendwann zum Patienten zu tragen? Sie hätten natürlich auch Molekularbiologe werden können oder vielleicht auch Mediziner. Also wie sind Sie überhaupt als Physiker in der Krebsforschung gelandet? Das hätte auch gut passieren können.
Ich habe immer gedacht, während des Studiums, ich würde gerne mal Plasmaphysik machen, also Fusionsreaktoren bauen. Aber die gleiche Antriebskraft, diese fundamentalen Konzepte, das Verständnis dessen zu verwenden, um irgendetwas Wichtiges zu bewegen, haben mich in diese Richtung getrieben. Und der Schlüssel für mich oder der Zugang dazu war über die Evolution. Evolution kennen wir alle vielleicht noch aus der Schule. Das heißt, wie verändert sich Leben durch Mutationen im Erbgut und dann Selektion, das heißt die natürliche Auslese. Das ist der Grund, warum wir beide jetzt hier sind. Aber das ist auch einfach der Grund für viele Probleme in der Medizin.
Also zum Beispiel Antibiotikaresistenzen in Bakterien, das kennen wir häufig, wird ein zunehmendes Problem. Aber halt auch Therapieresistenzen in Krebs und Tumoren. Und das habe ich zuerst in einem mikrobiellen Kontext studiert in Berkeley während meines Postdocs und bin dann sozusagen hier in meiner Forschungsgruppe eher in die Richtung Krebstherapie gegangen mit den ganz ähnlichen, gleichen fundamentalen Konzepten, die beiden Systemen zugrunde liegen.
Also man merkt schon, die Grenzen zwischen den Disziplinen scheinen gerade in Ihrer Arbeit doch irgendwie zu verschwimmen. Und Sie haben vorhin auch schon erwähnt, dass Sie an einem neuen Forschungszentrum arbeiten, nämlich dem Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin. Was macht denn dieses Forschungszentrum so besonders? Das ist ja ganz neu gegründet worden. Ja, genau, wir sind jetzt seit 2024 in einem tollen neuen Forschungsgebäude. Das ist tatsächlich auf dem Campus der Universitätsklinik hier in Erlangen.
Und die Idee ist tatsächlich, die Physiker direkt in Kontakt mit den Klinikern zu bringen. Weil natürlich wollen wir auch von Klinikern lernen. Das heißt, verstehen, wie im klinischen Alltag und Kontext, welche Herausforderungen da sind, wo wir vielleicht helfen können. Das ist auf der einen Seite mit der Entwicklung von neuen Technologien. Man kann sich vorstellen, wir wissen alle, Magnetresonanztomographie, also der Kernspin und Computertomographie, die sind einfach gar nicht mehr wegzudenken aus der modernen Medizin. Das sind alles physikalische Methoden.
Aber auch auf der Grundlagenseite, das heißt Mikroskopie, neue Methoden von Mikroskopie, mit denen wir Viruspartikel verfolgen können, wie die mit Zellen interagieren oder die Mechanik von Gewebe über die Interaktion zwischen Licht und Materie verstehen können. Das öffnet vollkommen neue Türen für die Diagnostik, aber auch für das fundamentale Verständnis von Therapien. Gleichzeitig ist natürlich diese konzeptionelle reductionistische Perspektive, die Physiker häufig haben.
Also ich mache mal ein Beispiel: Um die Bewegung der Planeten zu verstehen, jetzt die Venus, die um die Sonne kreist, da muss ich nicht alle Details verstehen. Ich muss nicht wissen, wie die Oberfläche der Venus genau beschaffen ist, sondern die fundamentalen zugrunde liegenden Wechselwirkungen, zum Beispiel Gravitation. Und diese Perspektive können wir sowas wie räumliche Struktur von Tumoren zum Beispiel als aktive, gradulare Materie verstehen. Kann uns das helfen, besser zu verstehen, warum die Therapie manchmal versagt und im Idealfall natürlich irgendwas besser zu machen?
Jetzt gucken wir uns auch gleich nochmal ein bisschen genauer an, was Sie da ganz konkret erforschen im Tumor. Ich habe mich nur gefragt, also Interdisziplinarität schön und gut, das klingt ja auch immer sehr schick. Wie kommt man denn eigentlich miteinander so aus? Weil ich erinnere mich auch noch an meine Studienzeit, und da war es schon so, dass jeder Fachbereich irgendwie so ein bisschen, ja, weiß nicht, so einen unterschiedlichen Typ Mensch auch vielleicht mit sich gebracht hat. Wie funktioniert denn die Zusammenarbeit an diesem Forschungszentrum so?
Ja, das ist natürlich ein großes Abenteuer an sich, wo wir auch alle ganz viel lernen voneinander. Und ich muss sagen, ich bin total begeistert. Also nicht nur von meinen Physiker-Kollegen, die wirklich versuchen, sich auch auf diese Perspektiven einzulassen. Es ist ja auch viel Lernarbeit, zu verstehen, was sind denn die Bedingungen in der Klinik? Was sind vielleicht Probleme, die wir eigentlich noch gar nicht kennen? Und es sind auch häufig, gerade wenn ich zum Beispiel in den Kontext Immunologie denke, das Immunsystem ist hochkomplex.
Und erst mal diese Sprache zu lernen, um zu verstehen, was ist denn vielleicht ein potenzieller Beitrag, den wir leisten können. Gleichzeitig aber auch auf der Seite von meinen klinischen Kollegen, die bereit sind, uns mit an Bord zu nehmen und uns zum Beispiel mal in ein Tumorboard mit reinschauen zu lassen und uns zu erklären, was deren Herausforderungen sind. Und gleichzeitig offen sind für vielleicht neue Ideen, die in der Medizin bisher noch nicht so angedacht wurden.
Vielleicht als Beispiel: Wenn ich jetzt mit einem Kollegen in der Klinik rede, warum so eine Krebstherapie vielleicht versagt, dann denkt er sehr häufig im molekularmedizinischen Kontext, was zum Beispiel irgendwelche Gene sind, die modifiziert sind. Wie kann man die irgendwie mit einer Therapie angreifen, um das irgendwie gezielt zu machen? Aber jetzt nicht so häufig, was ist denn die Dimensionalität dieses Tumors oder was ist die räumliche Struktur? Was machen Gradienten, wie es irgendwelche kollektiven Phänomene in diesem Tumor diesen Therapieverlauf beeinflussen?
Aber das ist etwas, was wir als Physiker total gern machen und auch gute Erfahrungen mit haben. Und die Kliniker, die jetzt hier sind, sagen: Wunderbar, lasst uns das doch mal zusammendenken. Und diese Offenheit mitbringen für dieses ein bisschen unkonventionale Denken, neue Perspektiven, das ist das Ausschlaggebende und das macht das aus, was so viel Spaß macht.
Ich kann mir schon vorstellen, dass das viel Offenheit braucht, weil man sich ja durchaus vielleicht auch mal so ein bisschen gegenseitig auf die Füße treten kann. Wenn Sie ankommen bei einem Mediziner und sagen, ich hätte da mal eine ganz andere Idee für ein Problem, an dem Sie schon ganz lange arbeiten, kann ich mir vorstellen, dass Kommunikation der Key wahrscheinlich ist. Absolut. Und das braucht auch eine Kommunikation von beiden Seiten, was aber sehr gut hier funktioniert.
Manchmal sind es natürlich auch einfach Sprachbarrieren, dass wir über Sachen reden. Also ich sage mal, wenn ich als Physiker zum Beispiel von Adherenz rede oder Adherence auf Englisch, dann denke ich halt die Anhaftung zum Beispiel von der Zelle an Oberflächen oder sowas. Und der Kliniker denkt daran, wie gut folgt der Patient den vorgegebenen Therapievorgaben. Also nimmt er tatsächlich seine Medikamente? Und manchmal hat man dann so Gespräche, wo man erst nach einer Minute merkt: Oh, wir reden über etwas ganz anderes.
Aber gerade dieses Lernen miteinander zu reden und die Konzepte, die Denkstrukturen des anderen zu verstehen, ist an sich ja etwas, was nicht nur notwendig ist, um diese Forschung, diese vielleicht auch neue Art an Forschung voranzutreiben, was aber auch total faszinierend und bereichernd sein kann.
Kommen wir an der Stelle vielleicht mal zurück zu unserem Hauptthema der Krebsforschung und versuchen erst mal hier alle abzuholen und mitzunehmen. Krebs entsteht im Körper, wenn sich mutierte Zellen unkontrolliert teilen. Dann können sie gesundes Gewebe verdrängen oder auch kaputt machen. Sie beschreiben das Ganze als evolutionären Prozess. Was bedeutet das denn jetzt eigentlich ganz genau? Was passiert da in einem Tumor?
Ja, genau. Also ich denke, da können wir einfach mal vielleicht einen Schritt zurückgehen und nochmal die Hörerinnen und Hörer da abholen. Was bedeutet denn Evolution? Das ist natürlich auch wieder stark vereinfacht, aber woran wir denken müssen, ist, dass das, was Leben ausmacht, ist ja, dass wir DNA haben. Das kann sich vervielfältigen. Das heißt, eine Zelle kann sich teilen und mehr Zellen machen und diese Information in Form der DNA an die Tochterzelle weitergeben.
Und manchmal entstehen bei diesem Duplizierungsprozess halt Fehler. Das heißt, dass sich diese Erbinformation, der Bauplan der Zelle, einfach ein bisschen verändert. Das ist einfach ganz normal. Meistens wird das von der Zelle repariert oder wenn die Zelle merkt, oh, irgendwie ist da ein Fehler passiert, dann schaltet sie sich selbst ab, also drückt den roten Knopf und geht in den gewählten Selbsttod. Aber manchmal passiert das halt nicht.
Das heißt, dass die Zelle zum Beispiel diesen Mechanismus ausschaltet, dass die erste Mutation gerade dieses Schutzmechanismus umgeht oder dann auch das Immunsystem umgeht. Und all diese Sachen sind tatsächlich dann Mutationen im Erbgut. Meistens passiert gar nichts. Also wir haben alle immer irgendwie mutierte Zellen in unserem Körper und das Immunsystem kümmert sich darum und es passiert nichts. Aber manchmal passiert es halt, dass tatsächlich alle wichtigen Sachen um Schutzmechanismen umgangen werden.
Diese mutierte Zelle, die jetzt vielleicht auch das Stoppsignal von „Hey, hör mal auf, dich zu teilen“, das ist auch kaputt gegangen im Prozess. Und das heißt, die teilt sich immer weiter. Und das ist dann das, was wir in der Klinik tatsächlich als Krebs sehen, dass halt irgendwo ein Tumor zum Beispiel entsteht. Naja, dieser Evolutionsprozess, das heißt, dass diese Mutationen immer mehr werden und das, was halt gut funktioniert, also was schneller wächst, das ist halt mehr da später.
Also die Selektion oder die natürliche Auslese, die geht natürlich immer weiter. Und das führt zu großen Problemen im Therapiekontext. Weil wir haben tatsächlich mittlerweile ganz tolle Therapien. Also diese gezielten Therapien, die genau den Krebs angreifen. Aber das ist ja nicht nur ein Krebs. Das ist ja jetzt nicht nur eine Art von Zelle, sondern das ist ein bunter Strauß an ganz vielen verschiedenen Zelltypen, die in so einem Tumor sitzen.
Und das ist jetzt auch nicht so, wie man das manchmal vielleicht so ein bisschen anthropomorphisiert, dass man denkt, der Krebs ist jetzt irgendwie böse und der denkt sich irgendwelche Ausweichstrategien aus und deswegen funktioniert dann die Therapie nicht. Nee, das ist einfach, der hat Millionen von Zellen und zufällig sind einfach ein paar dabei, die durch so eine Mutation so eine Veränderung in der DNA nicht mehr auf die Therapie reagieren. Die sind quasi taub für die Therapie.
Und während wir fast alle Zellen töten können, man sieht das dann auch häufig in der Klinik, die Tumorlast geht deutlich zurück, manchmal sogar, dass man den gar nicht mehr messen kann. Aber irgendwann, nach ein paar Monaten, kommt der Krebs zurück. Und dann sind das plötzlich alle diese Therapietauben, also diese, wir sagen, resistenten Zellen. Und die sind dann sehr viel schwieriger zu therapieren. Man kann ja manchmal noch versuchen, auf eine andere Therapie umzuweichen, aber das ist dann häufig auch nur eine Verzögerung.
Und das ist das, was dann letztendlich zum Therapieversagen und zum Tod des Patienten führt. Bevor wir da jetzt ankommen, will ich tatsächlich doch nochmal einen kleinen Schritt zurückgehen. Das war jetzt doch relativ viel und schnell. Sie haben nämlich gerade gesagt, man stellt sich den Krebs, man anthropomorphisiert Krebs ja manchmal so. Man denkt, das ist der Krebs. Und wahrscheinlich, ich muss zugeben, dass es auch mir so ging, ich habe mir Krebs einfach als einen Zelltyp vorgestellt, dass einfach ganz viel von so einem bestimmten Zelltyp unkontrollierbar sich entwickelt.
Und vielleicht können wir an der Stelle nochmal reingucken in so einen Tumor und auch nochmal kurz besprechen, warum sind die Zellen da alle unterschiedlich? Macht das irgendwie einen Unterschied, ob Zellen weich sind oder vielleicht gibt es auch welche, die ein bisschen fester sind? Was sind denn so physikalische Eigenschaften von Zellen, die letztendlich auch für Ihre Forschung interessant sind? Das ist natürlich ein ganz spannender Bereich, weil was uns natürlich interessiert als Physiker, wenn wir überlegen, was können wir mitbringen in die Krebstherapieforschung, gibt es physikalische Komponenten, die bisher noch nicht so angeschaut wurden?
Wir haben ganz tolle Sequenzierungsmethoden, wo wir uns die genetische Vielfalt dieser Zellen angucken oder auf molekularer Ebene, wie die sich verhalten. Aber natürlich gibt es auch ganz andere Faktoren, wie zum Beispiel, Sie sagten das gerade schon, werden denn Krebszellen steifer oder weicher? Man kennt das vielleicht irgendwie, dass häufig beim Brustkrebs oder so, dass die betroffene Patientin merkt, dass irgendetwas fest ist. Aber das sind häufig gar nicht die Zellen, die man da spürt, sondern die Umgebung verändert sich.
Die Zellen werden häufig auch weicher. Könnte man das irgendwie für therapeutische Zwecke benutzen? Wir haben gerade über das Immunsystem geredet, das ja versucht, diesen Tumor auch zu töten. Was ist mit den mechanischen Eigenschaften von diesen Immunzellen? Spielen die eine Rolle, wie gut die in den Krebs reinkommen? Und das weiß man einfach alles noch gar nicht so richtig. Und jetzt kommen halt gerade neue Methoden, die auch teilweise hier am Institut entwickelt worden sind, mit denen wir dann das untersuchen können.
Also was sind denn zum Beispiel die mechanischen Eigenschaften von diesen Zellen? Und können wir die vielleicht sogar verändern, irgendwie zum Beispiel, indem wir bestimmte Medikamente dazu hinzufügen? Das ist ein Projekt. Oder können wir die genetisch verändern, was ja heutzutage auch mittlerweile ganz gut geht? Und da sind wir noch ganz am Anfang. Das heißt, wir können auch häufig zum Beispiel physikalische Modelle oder Computermodelle davon aufbauen, um das erstmal im Computer durchzuspielen und gucken, was wäre denn vielleicht wichtig.
KI spielt da natürlich eine ganz große Rolle. Aber mit dieser Physikerbrille das Andenken und dann von, ich sag mal, von klein nach oben, also Englisch sagt man oft dieses „Bottom-up“, diese neuen Perspektiven auf, was ist denn überhaupt ein Tumor neu zu verstehen und irgendwo Richtung Therapie auch anzuwenden.
Jetzt gibt es ja verschiedene Behandlungsmethoden. Ich habe es vorhin schon erwähnt, die bei Krebs so typischerweise zum Einsatz kommen: Strahlen- oder Chemotherapie zum Beispiel. Und diese Methoden haben alle gemein, es sollen so viele Krebszellen wie möglich zerstört werden. Das ist das Ziel der Therapie. Aber an dieser ja doch eigentlich sehr nachvollziehbaren Idee gibt es einige Haken. Oft werden ja auch andere Zellen drumherum beschädigt, gesunde Zellen. Was kann denn noch passieren bei so einer Therapie?
Genau, also das eine, was wir gerade angesprochen haben, ist die Toxizität. Wir können einfach nicht so viel Therapie geben, wie wir wollen. Das kann sowohl bei Strahlentherapie als auch bei systembasierten, also ich sag mal, medikamentenbasierten Therapien oder auch Immuntherapie. Da gibt es auch immer Nebenwirkungen, und die muss man natürlich balancieren, weil wenn wir den Tumor zwar töten, aber den Patienten dabei auch, dann ist das nicht das, was das Ziel ist. Aber es gibt auch noch davor Probleme.
Wir haben gerade schon diese Evolutionsmechanismen bei der Krebsentstehung angesprochen, aber die hören ja nicht auf. Das heißt, während dieser Krebs wächst, mutiert der immer weiter und wir haben diese große Vielfalt. Und jetzt stellen wir uns das vielleicht einfach mal visuell vor. Wir haben, ich sag mal, den Haupttumor und alle Zellen, die auf die Therapie reagieren, die denkt man sich jetzt mal blau. Und dann gibt es aber so zwei, drei, die diese Mutation haben, die nicht mehr auf die Therapie reagieren. Die sind gelb, sagen wir mal. Diese gelben Zellen sind irgendwo in diesem Tumor drin, und die sind ja nicht unabhängig voneinander, sondern auch die Krebszellen sind in Konkurrenz miteinander.
Wie viel Sauerstoff die kriegen, wie viel Nährstoffe die kriegen, das ist häufig im Tumor auch nicht mehr so gut ausgeprägt. Das heißt, es gibt irgendwie Bereiche im Innern des Tumors, wo nicht mehr so viel Sauerstoff ist. Sie können vielleicht gar nicht so viel wachsen, diese gelben resistenten Zellen. Also abhängig, also hier wären wir auch wieder bei der Evolution, richtig? Genau, exakt, weil die sind in einer Evolution Konkurrenz miteinander, und das ist halt die natürliche Auslese auch.
Und wenn ich jetzt aber Therapie gebe und der Gedanke, ich versuche, den Tumor komplett zu töten, alle Zellen, dann töte ich halt alle blauen Zellen, die wunderbar auf die Therapie reagieren. Aber die gelben, die bleiben da und wachsen einfach weiter. Und jetzt sagen die vielleicht sogar: Oh, wunderbar, jetzt haben wir alle Ressourcen für uns, wir haben jetzt wunderbare Nährstoffe und sind nicht mehr in Konkurrenz, weil die Konkurrenz haben wir ja gerade entfernt.
Und jetzt wachsen die umso schneller und umso aggressiver. Und was jetzt man natürlich sich fragen kann, ist es dann vielleicht zumindest mal denkenswert, man muss da immer sehr vorsichtig sein, wenn man sich solche Konstrukte aufbaut. Vielleicht ist es gar nicht das Schlauste, alle blauen Zellen, also alle suszeptiblen, therapieempfänglichen Zellen zu töten, weil die können wir ja eigentlich kontrollieren. Vielleicht können wir die ja verwenden, um so ein bisschen so einen Evolutionsdruck auf die wirklich bösen, also die gelben, resistenten Zellen aufrechtzuerhalten.
Und das ist dieser Gedanke von evolutionsbasierter Therapie, dass man so eine Art, naja, ich sag mal, den Krebs in seinem eigenen Evolutionsspiel schlägt und diese Intratumorkonkurrenz ausnutzt. Ja, und das ist tatsächlich nicht nur irgendwie so ein Hirngespinst, sondern es gibt tatsächlich die ersten klinischen Studien, so ganz kleine Studien, noch am Anfang, zum Beispiel am Moffitt Cancer Center in Florida, die zeigen, dass das tatsächlich Potenzial hat.
Also dass das funktionieren könnte. Und unsere Rolle ist dann zu verstehen: Naja, diese Evolutionsprozesse, die werden natürlich auch durch die physikalischen Effekte in so einem Tumor, also zum Beispiel, wo sitzt denn diese resistente Zelle? Ist die innen drin oder ist die außen am Rand? Ist das wichtig? Das sagen alle medizinischen Kollegen bestimmt, aber wir können das nicht machen. Könnt ihr da vielleicht irgendwie helfen und das mal modellieren und ausprobieren, vielleicht in einem Tumormodell in der Petrischale oder sowas?
Wie beeinflusst das diese Dynamiken und können wir dieses Wissen, dieses Verständnis, wie diese Prozesse funktionieren, verwenden, um eine noch bessere Therapie oder Therapiestrategie durch Evolution geleitet zu entwickeln? Das heißt, um das nochmal kurz zusammenzufassen: Bisherige Therapien bergen eigentlich immer das Risiko, dass es sogar langfristig zu einer gesundheitlichen Verschlechterung bei Patientinnen kommen kann, weil die Therapie eben oft nur die aggressivsten Zellen übrig lässt.
Und das ist dann quasi nochmal schlechter, wenn die sich weiter ausbreiten und vervielfältigen. Wie könnte man denn die Krebsbehandlung dann ganz konkret so anpassen, dass eben diese resistenten Zellen gar nicht die Oberhand gewinnen? Sie haben das gerade schon anklingen lassen, aber ich frage mich, muss man herausfinden, welche Zelle macht was? Also wie würde man das denn umsetzen, ganz praktisch?
Ja, das ist natürlich eine riesen Herausforderung, weil wir machen das jetzt in unserer Grundlagenforschung im Modellsystem. Da können wir tatsächlich, ich sag mal, so kleine Tumore in der Petrischale wachsen lassen und da sehen wir tatsächlich, wo sind die gelben und die blauen Zellen und sehen das auch die ganze Zeit, können jeden Tag ein Bild machen. Das geht natürlich in der Klinik nicht. Wir haben vielleicht ein bisschen Blutwerte, aber wir können nicht jeden zweiten Tag so einen PET-CT-Scan machen. Das bezahlt auch keine Versicherung.
Das heißt, wir haben eigentlich nur viel gröbere Daten im klinischen Kontext. Wir können jetzt aber natürlich auch unterstützt durch generative KI-Modelle sagen, können wir irgendwie so eine Art, naja, Good Guess machen, dass wir sagen, wir wissen zwar nicht genau, wie das aussieht, aber wir haben ein Modell, was uns vorhersagt, wie es denn wahrscheinlich aussieht. Oder wie lange können wir denn irgendwie eine gewisse Annahme treffen und wann brauchen wir jetzt wieder die Hard Facts? Brauchen wir nochmal wieder irgendwie so eine tatsächliche Bildgebung in der Klinik, um optimale Therapieentscheidungen treffen zu können?
Und das ist ein total spannendes, eigenständiges Feld, wie man, naja, auch mit künstlicher Intelligenz diese Vorhersagemodelle verbessern kann.
Gibt es aktuell eigentlich schon irgendwelche Therapien, die diese Therapieressistenzen irgendwie berücksichtigen? Ja, also es gibt diese evolutionsbasierte Therapie, gibt es tatsächlich. Und es sind jetzt auch einige klinische Studien, die das in einem größeren Maße machen. Das ist noch nicht klinischer Alltag.
Aber zum Beispiel, wir arbeiten viel mit Melanoma, also mit diesem schwarzen Hautkrebs, sehr aggressiv. Das heißt, mit… Den Dermatologen hier in Erlangen zusammen. Und da ist es so, dass die schon wissen, wenn es eben geht, dann ist die erste Therapie, die man versucht, auch in den Richtlinien so angegeben: Immuntherapie. Weil bei der Immuntherapie entwickeln sich Resistenzen nicht so häufig.
Aber manchmal ist es so, dass ein Patient einfach zum Beispiel eine sehr hohe Tumorlast hat und die Immuntherapie braucht immer ein bisschen, bis das tatsächlich wirkt, wenn überhaupt. Wie sieht die denn ganz konkret aus, die Immuntherapie? Vielleicht nicht im Detail, aber grob: Wie funktioniert diese Form? Da gibt es auch wieder verschiedene, aber jetzt beim schwarzen Hautkrebs, so ein Paradebeispiel, wo das tatsächlich auch funktioniert, ist, dass man ein Medikament gibt, was so ein bisschen die Bremsen des Immunsystems, sogenannte Checkpoints, lockert.
Das heißt, man will ja auch nicht, dass das Immunsystem außer Kontrolle gerät. Alle Allergiker kennen das, das ist nicht so toll. Aber ein bisschen diese Bremsen lockert, sodass das Immunsystem aggressiver wird und dann vielleicht den Krebs besser angreifen kann. Und das möchte man machen. Das funktioniert auch in vielen Fällen sehr gut, kann sogar kurativ sein und tatsächlich Heilungschancen bieten.
Aber man kann das manchmal nicht sofort anwenden. Und da muss man tatsächlich diese gezielte Therapie anwenden. Da wissen wir, die funktioniert wunderbar, die meisten Patienten sprechen sehr schnell, die Tumormasse geht sehr schnell zurück. Aber meine Kollegen in der Klinik wissen auch gleichzeitig, das wird nicht ewig halten. In fast 90 Prozent der Fälle kommt der Krebs dann irgendwann wieder zurück.
Und die Erfahrung zeigt auch, wenn man zu lange wartet und einfach bis man merkt, oh, es funktioniert nicht mehr, dann ist es eigentlich schon zu spät. Wenn man dann versucht, auf Immuntherapie umzuschwenken, dann kriegt man das nicht mehr eingefangen. Das heißt, könnte man vielleicht das vorher schon machen? Kann man mit diesen physikalischen Modellen oder diesen quantitativen Modellen einen besseren Zeitpunkt finden, wann man von dieser gezielten Therapie wieder zurück auf die Immuntherapie gehen sollte?
Und das ist etwas, was auch noch nicht Alltag ist, aber was wir tatsächlich andenken. Das heißt, die Kliniker sind sich dieses Problems sehr bewusst und versuchen, das auch in die Therapie mit einzubringen. Aber die brauchen natürlich auch ein bisschen Entscheidungshilfe. Und das ist vielleicht das, was wir als quantitative Wissenschaftler, Physiker, mitbringen können.
Ja, wenn man über all das spricht, klingt extrem komplex. Sie haben es gerade schon mal anklingen lassen: Sie arbeiten hauptsächlich mit Modellen. Also, wie untersuchen Sie überhaupt diese Systeme, das Zellverhalten, die Kräfte, die da eine Rolle spielen, die Evolution? Ja, ich glaube, das kann man sich relativ gut vorstellen.
Das Bild, was ich immer so ein bisschen da im Kopf habe, ist, wenn ich sage, ich möchte irgendwie eine Karte haben von Deutschland, dann bringt mir das nichts, wenn die Karte alle Details umfasst, sondern ich muss irgendwie ein bisschen das simplifizieren. Wir wissen das auch alle, wenn wir auf Google Maps sind: Wenn wir so ein bisschen rauszoomen, je mehr wir rauszoomen, desto weniger Details sind da.
Und dann kriege ich so ein bisschen so einen Überblick. Und dann ist die Frage, wie viel Detail und Komplexität brauche ich denn für die spezifische Fragestellung? Wenn ich jetzt von mir zu Ihnen muss, da brauche ich erstmal die Bahnverbindung oder die Autobahnverbindung. Da brauche ich nicht die Details. Wenn ich dann ankomme, dann brauche ich aber auch die Details wirklich von den einzelnen Straßen.
Und genauso machen wir das auch. Das heißt, wir haben nicht nur ein Modellsystem, sondern wir bauen eine ganze Reihe von verschiedenen Modellsystemen für verschiedene Komplexitätslevel auf dieser Trajektorie von dem ganz einfachen mathematischen Modell, was ich super kontrollieren kann, aber was vielleicht noch relativ weit weg ist von der Realität.
Und dann sukzessive Komplexitäten einbauen, um uns Richtung echten Patienten zu bewegen. Und was wir sehr viel machen, hier bei mir im Team, ist, dass wir so Modellsysteme, das können sowohl Mikroben als auch echte Krebszellen sein, in einer Petrischale bauen. Das heißt, wir bauen so eine Art kleinen Tumor im Reagenzglas.
Diese Zellen können wir natürlich super auch genetisch modifizieren, sodass wir zum Beispiel diese Resistenzen sehen können. Wir haben tolle Mikroskope, mit denen wir das dann im Detail verfolgen können. Das paaren wir dann häufig mit Computermodellen. Das heißt, ich nehme dieses System im Reagenzglas und baue mir einen sogenannten Digital Twin.
Das heißt, eine Repräsentation dieses echten Objekts im Computer kann dann im Computer viel mehr machen, irgendwelche Therapien ausprobieren und mit Machine Learning, also mit KI zum Beispiel, das optimieren. Und dann diese optimierten Therapien natürlich wieder im Labor in meinem Modelltumor testen, ob das denn tatsächlich da auch funktioniert, bevor wir dann auf die nächste Komplexitätsstufe gehen.
Konkret kann ich mir vielleicht vorstellen, dass man dann verschiedene Modelle für verschiedene Krebsarten anwendet, weil wir haben jetzt schon oft erwähnt, dass Krebs auch eine unheimlich vielfältige Krankheit ist. Ich frage mich auch, ob diese Behandlungsmethode, von der wir jetzt ganz lange besprochen haben, die gerade beforscht wird, ob das überhaupt für alle Krebsarten Sinn macht.
Das ist natürlich eine enorm wichtige Frage, denn tatsächlich ist es so, dass jede Krebsart, also je nachdem, ob es Hautkrebs ist oder Lungenkrebs oder Darmkrebs, dass das ganz anders ist, dass es ganz andere Strukturen hat, ganz andere Gene involviert sind manchmal. Und auch jeder Patient wieder einzigartig ist. Das ist ja auch so ein bisschen dieser Gedanke der zielgerichteten Therapie.
Das heißt, ein Ansatz wäre jetzt, dass man sagt, wir wollen diese Modelle, die wir machen, so komplex wie möglich machen, um all diese ganze Heterogenität und die ganzen Eigenschaften mit einzubauen und dann vielleicht für jeden Patienten das genau nachzubauen. Das wäre fantastisch, wenn man das machen könnte. Und das ist auch, was viel gemacht wird.
Und ich denke, dass das auch viel Potenzial hat. Man kann natürlich auch einfach genau in die entgegengesetzte Richtung laufen. Und das ist eher das, was wir tun, dass wir sagen, gibt es denn irgendwelche Sachen, die eigentlich alle soliden Tumore gemein haben? Genauso, wenn ich nochmal dieses Beispiel strapazieren darf: Gibt es Sachen, die der Planet Venus, wie er um die Sonne kreist, mit einem Apfel, der vom Baum fällt, hat?
Das ist das gleiche Gravitationsgesetz. Und in einem Tumor ist es zum Beispiel so, dass jeder solide Tumor einen außen und einen innen hat. Das ist vollkommen egal, welche Art von Tumor das ist. Das mag in den Nuancen der Struktur nochmal ein bisschen anders sein, aber dieses Grundkonzept ist das gleiche.
Wenn ich eine solide Zellmasse habe und die Zellen sind dicht gepackt und berühren einander und ich möchte, dass sich davon eine teilt, naja, dann muss sie die Nachbarzelle irgendwie wegschieben. Das ist vollkommen egal, was für eine Zellart das ist. Und ich glaube, das ist die Perspektive, die wir als Physiker mitbringen: Diese fundamentalen zugrunde liegenden Mechanismen und Phänomene, die eigentlich in jedem Tumor vorhanden sind.
Und wenn wir da das ausnutzen können und da angreifen können, dann bedeutet das natürlich auch, dass vielleicht diese Ansätze für viele Tumorarten anwendbar sind. Man muss natürlich immer ganz vorsichtig sein, denn wir haben viele Erfahrungen, wo man denkt, oh, das wäre doch eine tolle Idee. Und dann merkt man aber, oh, die Realität ist doch ein bisschen komplexer und da gibt es Sachen, warum das dann doch nicht so funktioniert.
Deswegen muss man da sehr, ich sage mal, Schritt für Schritt systematisch vorgehen. Aber der Ansatz ist, glaube ich, sehr vielversprechend. Das klingt sehr optimistisch. Jeder Mensch hat irgendwie schon eine Erfahrung gemacht mit Krebs, auf die eine oder andere Art.
Ich kann mir auch vorstellen, dass selbst wenn man Ziele vor Augen hat, dass es manchmal auch ganz schön emotional herausfordernd sein muss, an so einem Thema zu forschen, oder? Ja, das ist in der Tat wahr. Und das ist auch ein Thema, was ich häufig in meinem Team diskutiere.
Und das geht in beide Richtungen. Also einerseits natürlich, wenn man mit dem klinischen Alltag in Kontakt kommt und den Kollegen in der Kinderklinik redet. Und das sind die Patienten. Das sind Kinder, kleine Kinder, die an Leukämie leiden. Und gleichzeitig natürlich auch, dass man, wenn man merkt, oh, vielleicht ist hier was Wichtiges, was tatsächlich einen Unterschied machen könnte, dass das eine Art Verantwortung ist.
Und nicht mehr so was Physiker auch gern machen: einfach so ein bisschen abstrakt spielen. Also einfach so irgendwie Grundlagenforschung, Verständnis des Verständnisses, nicht unbedingt anwendungsgedacht. Und das muss man schon auch offen mit den Studenten ansprechen und das bei der Projektplanung mit einbeziehen.
Meistens ist es so, dass es ja nicht exklusiv ist. Das heißt, es kann tatsächlich, ich sage mal, einfach von der fundamentalen Physikperspektive sehr interessant sein und trotzdem eine klinische Relevanz haben. Und das ist natürlich ein Punkt.
Und bei den meisten ist es so, wenn wir in Kontakt kommen. Wir haben jetzt gerade die Situation gehabt, wo hier am Institut mein Freund und Mentor Jochen Guck ein hervorragender Krebsforscher selbst an Krebs verstorben ist. Und dass wir diese Vision jetzt weiter vorantreiben, weil ich sage jetzt erst recht, gerade weil es so schwierig ist, weil so viele Menschen daran leiden und davon berührt werden, ist das ein Antrieb für uns, diese Art von Forschung zu machen und vielleicht einfach noch einen Schritt weiter zu gehen.
Die Krebsforschung gibt es ja auch schon seit einer Weile. Trotzdem ist Krebs nach wie vor eine Volkskrankheit. Wie schätzen Sie das denn ein? Wie weit sind wir gekommen und wie blicken Sie in die Zukunft? Ja, das ist tatsächlich ein Aspekt, mit dem ich auch häufig mit Freunden und Bekannten rede, denn man hat ja manchmal das Gefühl, wir investieren so viel in die Krebsforschung und so viele Leute arbeiten daran.
Warum haben wir das noch nicht eigentlich jetzt gelöst? Und das ist glaube ich, was mir auch sehr am Herzen liegt, diese Perspektive nach außen zu tragen. Wir machen ganz fantastische Fortschritte. Wir können mittlerweile zum Beispiel im Kontext Leukämie viele Kinder heilen, tatsächlich, was wir vor Kurzem noch nicht konnten.
Die Fortschritte in der Immuntherapie sind rasant. Und der Grund, dass wir es noch nicht gelöst haben, komplett, dass es immer noch so eine große Herausforderung ist, ist, weil das Problem einfach so riesig und komplex ist. Aber das sollte nicht davon ablenken, dass all diese Investitionen und Anstrengungen tolle Früchte tragen.
Und auch, ich sage mal, als Physiker, der so ein bisschen dazukommt von außen, fantastisch zu sehen, wie viele wirklich schlaue Köpfe aus allen Disziplinen zusammenkommen, um die Krebstherapie voranzutreiben und die Fortschritte, die wir da machen.
Ein Gespräch, das Hoffnung macht. Mit dem Krebsforscher Jona Kaiser. Er arbeitet in Erlangen am Max Planck Institut für die Physik des Lichts und am Max Planck Zentrum für Physik und Medizin. Das ist ein ganz neu gegründetes Forschungszentrum, eine Kooperation des MPI für die Physik des Lichts mit der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg und dem Universitätsklinikum Erlangen.
In der nächsten Folge von „Ach Mensch“ geht es zwar wieder um ein Thema, das man medizinisch betrachten kann. Die Forschung wirft allerdings eine weitere Perspektive auf Schlaflosigkeit. Denn Schlaf ist nicht nur eine biologische Funktion, sondern auch eine kulturelle und soziale Praxis, die ziemlich viel über unsere Gesellschaft verrät.
Ich spreche darüber mit der Ethnologin Julia Vorhalter und freue mich, wenn ihr dann wieder zuhört. Bis zum nächsten Mal. Mein Name ist Jessi Jus. Tschau.
