Seltene Leukämie: DSMZ identifiziert passende Modellzelllinie

Für die Krebsforschung sind Zelllinien ein wichtiges Bindeglied zwischen der Untersuchung von Tumoren und der Entwicklung neuer Therapien. Sie werden aus Tumorgewebe oder Blutproben gewonnen und unter kontrollierten Bedingungen im Labor vermehrt. So lassen sich etwa genetische Veränderungen von Krebszellen untersuchen, Signalwege analysieren oder Wirkstoffkandidaten testen. Die Modelle ersetzen zwar keine Untersuchungen im Patienten oder in komplexeren Tumormodellen, ermöglichen aber standardisierte Experimente unter vergleichbaren Bedingungen.

Gerade bei seltenen Tumorformen kann jedoch bereits die Verfügbarkeit eines passenden Zellmodells zum Problem werden. Ein solches Modell haben nun Forschende der DSMZ in Braunschweig für eine seltene Form der AML identifiziert. Die Zelllinie KOPM-88 trägt das Fusionsgen KMT2A::SEPTIN6 – nach Angaben der Forscher ist sie bislang die erste und einzige bekannte Zelllinie weltweit mit dieser genetischen Veränderung.

Ein seltenes Fusionsgen als Krankheitsmerkmal

Fusionsgene entstehen, wenn bei Chromosomenveränderungen DNA-Abschnitte verschiedener Gene miteinander verbunden werden. Bei Krebs können daraus Proteine entstehen, die die Regulation von Zellwachstum und -reifung verändern und so zur Entstehung oder Aufrechterhaltung eines Tumors beitragen.

Das Gen KMT2A ist dabei ein besonders vielseitiger Fusionspartner: Es kann mit mehr als 100 verschiedenen Genen fusionieren. KMT2A-Fusionen treten insbesondere bei Leukämien auf und sind häufig mit aggressiven Krankheitsverläufen verbunden. Das Fusionsgen KMT2A::SEPTIN6 wurde unter anderem bei Kindern mit AML beschrieben, entsprechende Fälle sind jedoch sehr selten.

KOPM-88 wurde ursprünglich aus dem peripheren Blut eines elfjährigen Jungen mit AML etabliert. Das DSMZ-Team um Stefan Nagel konnte nun zeigen, dass die Zellen genau diese seltene genetische Veränderung tragen. Damit lässt sich die Zelllinie einem bislang nicht durch ein entsprechendes Zellmodell repräsentierten Bereich der KMT2A-Fusionen zuordnen.

Unerwarteter Signalweg

Die Charakterisierung der Zelllinie lieferte zugleich Hinweise darauf, dass KMT2A::SEPTIN6 biologisch anders funktioniert als andere KMT2A-Fusionen. In den Untersuchungen war das für andere KMT2A-Fusionen typische Zielgen HOXA7 nicht aktiviert, sondern gehemmt. Gleichzeitig fanden die Forscher Hinweise auf eine Aktivierung des BMP-Signalwegs, der unter anderem an der Regulation von Zellwachstum und -differenzierung beteiligt ist.

Damit liefert KOPM-88 nicht nur eine Möglichkeit, die seltene Leukämieform im Labor zu vermehren. Die Zelllinie kann auch dazu beitragen, die molekularen Mechanismen hinter der Erkrankung zu untersuchen und mögliche Angriffspunkte für Therapien zu identifizieren. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Cells veröffentlicht.

Warum Zelllinien so wichtig sind

Krebszelllinien gehören seit Jahrzehnten zu den Standardwerkzeugen der präklinischen Forschung. Sie ermöglichen es, Tumorzellen unter definierten Bedingungen zu vermehren und beispielsweise Genfunktionen, Wirkmechanismen oder die Empfindlichkeit gegenüber Wirkstoffen zu untersuchen. Große Zellbanken wie die DSMZ stellen solche Modelle Forschenden weltweit zur Verfügung.

Die Auswahl des richtigen Modells ist dabei entscheidend: Eine Zelllinie sollte die für die jeweilige Fragestellung relevante genetische und biologische Charakteristik des Tumors möglichst gut abbilden. Bei seltenen genetischen Veränderungen gibt es häufig nur wenige oder gar keine geeigneten Modelle. Die neue Charakterisierung von KOPM-88 schließt daher eine konkrete Lücke in der Leukämieforschung.

Hinzu kommt ein grundlegendes Qualitätsproblem der Zellkulturforschung: Zelllinien können falsch identifiziert oder durch andere Kulturen verunreinigt werden. Die DSMZ setzt deshalb unter anderem auf genetische Authentifizierung mittels sogenannter Short Tandem Repeats (STR). Bei menschlichen Zelllinien werden dabei charakteristische DNA-Profile erstellt und mit Referenzdatenbanken abgeglichen. Die Authentifizierung ist wichtig, damit Forschungsergebnisse tatsächlich der untersuchten Zelllinie zugeordnet werden können.

Die DSMZ charakterisiert ihre Zelllinien darüber hinaus unter anderem hinsichtlich genetischer Veränderungen, Fusionsgenen und des Immunphänotyps. Ihre Datenbank DSMZCellDive stellt Forschenden inzwischen Informationen zu Hunderten Zelllinien sowie umfangreiche Genexpressions- und Authentifizierungsdaten zur Verfügung.

KOPM-88 steht nun ebenfalls für die internationale Forschung zur Verfügung. Damit existiert erstmals ein standardisiertes Zellkulturmodell, an dem sich die Biologie der KMT2A::SEPTIN6-positiven AML systematisch untersuchen lässt.

HeLa-Zelllinie als unrühmliches Beispiel

Ein besonders prägnantes Beispiel für die Bedeutung und die ethischen Fallstricke von Krebszelllinien ist die HeLa-Zelllinie. Sie geht auf Henrietta Lacks zurück, einer 1951 im Alter von 31 Jahren an Gebärmutterhalskrebs verstorbenen Patientin des Johns Hopkins Hospital in Baltimore. Ihre Tumorzellen wurden bei einer Biopsie ohne ihr Wissen für Forschungszwecke entnommen. Anders als zuvor verfügbare menschliche Zellen liessen sie sich dauerhaft in Kultur vermehren und wurden als HeLa-Zellen zu einem der wichtigsten Forschungsmodelle der modernen Biomedizin. Sie wurden unter anderem für Krebs- und Virusforschung sowie bei der Entwicklung des Polioimpfstoffs eingesetzt.

Der wissenschaftliche Erfolg war jedoch von erheblichen ethischen Problemen begleitet. Lacks selbst hatte der Forschungsnutzung ihrer Zellen nicht zugestimmt; ihre Familie erfuhr erst Jahre später von der Bedeutung der Zellen und ihrer weltweiten Verwendung. Die Debatte verschärfte sich, als 2013 das Genom der HeLa-Zellen veröffentlicht wurde: Weil sich daraus auch Informationen über genetische Risiken der Nachkommen ableiten lassen konnten, vereinbarten die US National Institutes of Health (NIH) und Mitglieder der Lacks-Familie einen kontrollierten Zugang zu den Genomdaten. Zwei Familienmitglieder erhielten zudem Sitze in dem Gremium, das über entsprechende Forschungsanträge entscheidet.

Juristisch-finanzielle Einigung noch nicht abgeschlossen

Der Fall ist allerdings keineswegs nur Geschichte. Lacks‘ Familie erhielt jahrzehntelang keine finanzielle Beteiligung an der kommerziellen Nutzung der Zellen. Seit 2023 geht es in juritischen Auseinandersetzungen um mögliche finanzielle Ansprüche: Die Nachlassverwalter schlossen zunächst mit Thermo Fisher Scientific einen vertraulichen Vergleich; 2026 folgten Vergleiche mit Novartis und Viatris. Die finanziellen Bedingungen wurden jeweils nicht veröffentlicht. Ein Verfahren gegen Ultragenyx ist weiterhin anhängig.

Der Fall HeLa steht damit auch für den Wandel der biomedizinischen Forschung: Von Zelllinien, die einst ohne informierte Zustimmung aus Patientenproben entstanden, hin zu streng charakterisierten und weltweit verfügbaren Forschungsressourcen wie KOPM-88 – bei denen heute neben der wissenschaftlichen Qualität auch Fragen von Einwilligung, Datenschutz und Herkunft der biologischen Materialien eine zentrale Rolle spielen.

Originalpublikation:
Nagel S, Meyer C, Kaufmann M, Fähnrich S, Rand U, Pommerenke C, MacLeod RAF, Eberth S. Fusion Gene
KMT2A::SEPTIN6 in Acute Myeloid Leukemia Cell Line KOPM-88. Cells. 2026;15(14):1286. doi: 10.3390/cells15141286

weitere Details zur Zelllinie: www.dsmz.de/collection/catalogue/details/culture/ACC-11029