Alle Zellen benötigen eine konstante Quelle von Sauerstoff und Nährstoffen wie Glukose (Zucker). Unsere Zellen bekommen ihre Nährstoffe über das Blut zugeführt. Nährstoffe und Sauerstoff werden über den Kreislauf durch den Körper gepumpt. Sobald sie sich im Gewebe befinden, durchqueren die Nährstoffe die Blutgefäßwände und gelangen in die Räume um die Zellen herum. Zellen brauchen ständig Nährstoffe, und der Prozess, durch den Nährstoffe in die Zellen gelangen, braucht Zeit. Um sicherzustellen, dass alle Zellen genügend Nährstoffe erhalten, sind unsere Gewebe voll von vielen kleinen Blutgefäßen (Kapillaren), die Nahrung innerhalb einer sehr kurzen Entfernung von jeder Zelle liefern können. Weitere Informationen zu den Themen auf dieser Seite finden Sie auch in den meisten einführenden Biologie-Lehrbüchern, wir empfehlen Campbell Biology, 11.1

• Einführung in die Angiogenese
• Angiogenese als Wirkstoffziel
• Angiogenese-Zusammenfassung

Einführung in die Angiogenese

Obwohl Krebszellen abnormal sind, benötigen sie dennoch Sauerstoff und Nährstoffe. Die Entwicklung von Blutgefäßen ist ein wesentlicher Schritt beim Wachstum eines Tumors. Ohne Gefäße können Tumore nicht größer als ein kleiner Bruchteil eines Zolls werden.23456 Wenn der Bereich um die Zellen in einem Tumor zu weit von einem Blutgefäß entfernt ist, sinken die Sauerstoff- und Nährstoffwerte. Eine Abnahme des Sauerstoffs wird auch Hypoxie genannt. Hypoxie löst Veränderungen im Verhalten der Tumorzellen aus.

Die Tumorzellen produzieren (oder veranlassen nahe gelegene Zellen zur Produktion) Wachstumsfaktoren, die die Bildung von Blutgefäßen stimulieren. Tumore, die keine Angiogenesefaktoren produzieren (oder andere Zellen zur Produktion veranlassen), können nicht wachsen.3 Einer der am besten untersuchten Angiogenesefaktoren heißt vaskulärer endothelialer abgeleiteter Wachstumsfaktor (VEGF). VEGF oder andere Angiogenesefaktoren, die von Tumorzellen oder nahe gelegenen Zellen produziert werden, können die Entwicklung von Blutgefäßen verursachen, die den wachsenden Tumor ernähren. Da VEGF ein normales Signal für die Zellen ist, die die Blutgefäße bilden, machen sie wirklich nur ihre Arbeit. Der Tumor ‚Tricks‘ den Körper in die Schaffung neuer Blutgefäße. Die auf diese Weise erzeugten Blutgefäße sind nicht genau die gleichen wie normale Blutgefäße. Häufig sind sie weniger organisiert und undichter als normale Gefäße.

Abnorme Angiogenese ist nicht auf Krebs beschränkt. Andere Krankheiten, einschließlich der Makuladegeneration, einer fortschreitenden Augenkrankheit, sind mit einer abnormalen Entwicklung von Blutgefäßen verbunden.5 Der Prozess der Angiogenese bei Krebs wird in der folgenden Animation gezeigt.

Angiogenese als Wirkstoffziel

Wie alle Zellen benötigen Krebszellen eine konstante Versorgung mit Nährstoffen und Sauerstoff, um zu wachsen und sich zu teilen. Ohne ausreichende Blutversorgung wachsen Tumore nicht. Tumore produzieren Faktoren, die die Bildung von Blutgefäßen stimulieren, um sie mit der Nahrung und dem Sauerstoff zu versorgen, die sie benötigen.

Der Prozess der Blutgefäßbildung wird als Angiogenese bezeichnet.Dieser Prozess ist aus mehreren Gründen ein sehr aktives Forschungsgebiet in der Krebsbehandlung. 1. Die Behandlungen sollten eine geringe Toxizität aufweisen. Angiogenese tritt in hohem Maße während der fetalen Entwicklung, des Menstruationszyklus und bei der Wundheilung auf. Es ist zu erwarten, dass die Behandlungen diese Prozesse stören, aber die meisten normalen sich teilenden Zellen nicht schädigen sollten. 2.Die Behandlungen sind nicht darauf ausgelegt, die Krebszellen direkt anzugreifen. Die Ziele mehrerer dieser Behandlungen sind normale Prozesse, die von normalen Zellen (wie den Zellen, die Blutgefäße bilden) gesteuert werden, nicht die Tumorzellen selbst. Die hohen Mutationsraten von Krebszellen, die die Chemotherapie oft unwirksam machen, beeinträchtigen diese Medikamente nicht.

Angiostatin

Dieses Medikament ist eigentlich ein natürlich vorkommendes Protein, das aus der Spaltung eines größeren Proteins, Plasminogen, gewonnen wird. Angiostatin hemmt das Wachstum von Blutgefäßen in Tumoren und hemmt nachweislich die Metastasierung von Tumoren in Tiermodellen. Dieses Medikament ist nicht mehr in klinischen Versuchen789

Endostatin / Endostar

Wie Angiostatin ist dieses Medikament ein natürlich vorkommendes Protein. Endostatin stammt aus einer Form von Kollagen, einem Strukturprotein, das im Bindegewebe vorkommt. 108

In frühen Studien wurde gezeigt, dass Endostatin sicher ist und eine geringe Toxizität aufweist. 11121314 In jüngerer Zeit haben Forscher in China eine leicht modifizierte Version von Endostatin entwickelt, die stabiler, einfacher herzustellen und leistungsfähiger ist15. Das Medikament wirkt immer noch durch Hemmung der Angiogenese 16. Die neue Version, Endostar, befindet sich derzeit in klinischen Studien.

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Die Entwicklung und Vermarktung von Endostatin wird nun von Alchemgen und der Children’s Medical Center Corporation vorangetrieben

Ein genauerer Blick auf die ersten Angiogenese-Inhibitoren

Das Wachstum von Blutgefäßen zu Tumoren ist nur die Hälfte der Geschichte. Es wurde bereits 1971 von Dr. Judah Folkman postuliert, dass die Prävention der Angiogenese das Tumorwachstum hemmen könnte, indem sie ihnen lebenswichtige Nährstoffe entzieht.17 Die Existenz natürlicher Inhibitoren der Angiogenese wurde durch eine faszinierende Beobachtung von Chirurgen angedeutet. Sie fanden heraus, dass die chirurgische Entfernung eines großen Primärtumors oft zur raschen Entwicklung von metastasierendem Wachstum führte. Diese Beobachtung deutete darauf hin, dass der Primärtumor etwas produzierte, das das Fortschreiten kleiner metastasierter Wucherungen verhinderte. Wenn der große Tumor entfernt wurde, konnten die kleineren Tumoren frei wachsen.Der erste natürlich vorkommende Inhibitor, der entdeckt wurde, war Thrombospondin, das 1989 von Dr. Noel Bouck identifiziert wurde.18 Zwei weitere natürliche Inhibitoren wurden von Dr. Michael O’Reilly in Dr. Folkmans Labor entdeckt, Angiostatin im Jahr 1994 und Endostatin im Jahr 1997.19 20 Beide Moleküle sind kleine Proteine, die von größeren Proteinen abgeleitet sind, die bemerkenswerterweise unterschiedliche Funktionen im Körper haben.Als Behandlungen teilten die ersten beiden entdeckten Inhibitoren zwei sehr aufregende Eigenschaften: 1) Da sie natürliche Produkte des Körpers sind, sollten sie viel weniger toxisch sein als herkömmliche Chemotherapeutika. 2) Da sie auf normale (Blutgefäß-) Zellen einwirken, anstatt die Tumoren direkt anzugreifen, sollten sie viel seltener zur Auswahl arzneimittelresistenter Tumoren führen.

Angiostatin wird nicht mehr als mögliches Krebsmedikament untersucht. Endostatin in Form von Endostar® befindet sich in klinischen Studien.

Da die Bildung von Blutgefäßen oder deren Fehlen vielen menschlichen Krankheiten zugrunde liegt, hat die Kontrolle dieses Prozesses neben Krebs auch Potenzial für mehrere Erkrankungen. Die Geschichte von Judah Folkmans Suche war Gegenstand eines NOVA-Specials, das online eingesehen werden kann.Da dieser Prozess der Schlüssel zum Wachstum von Tumoren ist, werden derzeit viele Medikamente auf ihr Potenzial zur Hemmung der Angiogenese und des Tumorwachstums untersucht, und mehrere Medikamente mit Antiangiogenese-Aktivität wurden zur Behandlung von Krebs zugelassen.

Erfahren Sie mehr über Angiogenese-Inhibitoren in der Krebsbehandlung Abschnitt der Website.

Angiogenese Zusammenfassung

Tumorangiogenese

• Krebszellen benötigen eine ausreichende Ernährung und Sauerstoff.Tumore können nicht größer als ein Bruchteil eines Zolls werden, es sei denn, sie entwickeln eine Blutversorgung.
• Wenn der Sauerstoffgehalt niedrig wird, können Tumorzellen Faktoren produzieren, einschließlich VEGF, die Angiogenese induzieren.
• Die Zellen, die die Gefäße produzieren, sind normal, nicht krebsartig.
• Die produzierten Blutgefäße sind nicht ganz normal.

Angiogenese-Inhibitoren

• Die ersten entdeckten Angiogenese-Inhibitoren waren Proteine, die natürlicherweise im Körper vorkommen.Angiogenese ist ein gemeinsames Merkmal vieler Krebsarten, daher sollten Medikamente, die entwickelt wurden, um dies zu hemmen, in der Lage sein, bei verschiedenen Krebsarten zu wirken.
• Antikörper, die Angiogenese verhindern, wurden für die Krebsbehandlung entwickelt und zugelassen.
• Viele verschiedene Angiogenese-Inhibitoren werden als potenzielle Krebsmedikamente untersucht.
• Da die Zellen, die von Angiogenese-Inhibitoren betroffen sind, normale Arzneimittelresistenzen sind, kann es weniger wahrscheinlich sein, dass sie auftreten.

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