Was ist Krebs? Warum und wie entsteht er? Die Biologie des Krebses

Wenn eine Zelle die Regeln bricht: Eine verständliche Reise in die Biologie von Krebs

Krebs ist nicht eine einzige Krankheit, sondern der Sammelbegriff für Hunderte verschiedener Erkrankungen, die eines gemeinsam haben: Zellen unseres Körpers verlieren die Regeln, nach denen sie wachsen und sich teilen. Diese Regeln stehen in der DNA jeder Zelle, und da sich täglich Milliarden von Zellen teilen, können sich in diese Anweisungen Fehler einschleichen. Die Reparatur- und Kontrollsysteme des Körpers beheben fast alle davon; Krebs entsteht erst, wenn sich in derselben Zelle über Jahre mehrere entscheidende Fehler anhäufen und diese Zelle der Überwachung durch das Immunsystem entgeht. In diesem Beitrag erklären wir in verständlicher Sprache, wie aus einer einzelnen Zelle eine gestreute Erkrankung werden kann, welche Ursachen Krebs hat und wie dieses Wissen in die heutigen Therapien eingeflossen ist. 10 Fakten über die Ursachen von Krebs, die wahren Ursachen von Krebs und was eine Metastase ist haben wir bereits in eigenen Beiträgen behandelt.

Warum ist dieses Thema wichtig?

Weltweit erhalten jedes Jahr mehr als 20 Millionen Menschen eine Krebsdiagnose; etwa jeder Fünfte erkrankt im Laufe seines Lebens an Krebs. Für die Türkei werden für 2024 rund 236.000 Krebsneuerkrankungen geschätzt. Mit der Alterung der Bevölkerung steigen diese Zahlen: Bis 2050 dürfte die Zahl der Neuerkrankungen weltweit auf 34 Millionen pro Jahr anwachsen (Zunahme von Krebs in jüngeren Jahren).

Menschen mit einer Krebsdiagnose und ihre Angehörigen stellen meist zuerst dieselben Fragen: „Warum ich?“, „Bin ich selbst schuld?“, „Wird das an meine Kinder weitergegeben?“. Die Antworten darauf beginnen mit dem Verständnis, wie Krebs entsteht. Wer die Biologie von Krebs kennt, kann unnötige Schuldgefühle ablegen, vermeidbare Risiken erkennen, den Wert von Früherkennung und Vorsorge besser einschätzen und Behandlungsmöglichkeiten besser verstehen.

Was ist Krebs, warum und wie entsteht er?

Krebs ist eine Gruppe von Erkrankungen, bei denen körpereigene Zellen aufgrund angehäufter Veränderungen ihrer DNA (Mutationen) die Regeln für Wachstum und Teilung missachten, sich unkontrolliert vermehren, in das umliegende Gewebe einwachsen und sich auf entfernte Organe ausbreiten können. Diese Veränderungen sammeln sich meist über viele Jahre an – durch zufällige Fehler bei der Zellteilung, durch Faktoren wie Rauchen, Alkohol, Übergewicht, Strahlung und bestimmte Infektionen und seltener durch eine erbliche Veranlagung.

Alles beginnt mit einer Zelle

Der Körper eines erwachsenen Menschen besteht aus rund 37 Billionen Zellen, und jeden Tag werden etwa 330 Milliarden davon erneuert. Haut-, Darm- und Blutzellen erneuern sich ständig, Nervenzellen und Herzmuskelzellen dagegen teilen sich kaum. Diese Ordnung wird von den Anweisungen in der DNA im Kern jeder Zelle gesteuert: Aus ihnen erfährt die Zelle, wann sie sich teilen und wann sie innehalten soll, was bei einem Schaden zu tun ist und wie sie sich im Alter selbst abbaut (Humangenomprojekt).

Fehler in der DNA: Gaspedal, Bremsen und Mechaniker

Die DNA jeder Zelle wird täglich zehntausendfach geschädigt; fast alle diese Schäden behebt die Zelle mit ihren Reparatursystemen. Bleibende Veränderungen, die nicht repariert werden und das Verhalten der Zelle verändern, nennt man Mutationen. Die meisten Mutationen sind harmlos; für Krebs entscheidend sind jene, die eine von drei Gengruppen treffen, die das Zellwachstum steuern (Krebsmutationen).

Beispiele für Gaspedal-Gene sind KRAS, EGFR und HER2; sie gehören heute zu den Zielstrukturen zielgerichteter Medikamente (Was ist HER2?). Das wichtigste Bremsgen ist TP53, auch „Wächter des Genoms“ genannt: Es ist in etwa der Hälfte aller Krebserkrankungen verändert. Die bekanntesten Beispiele für Mechaniker-Gene sind BRCA1 und BRCA2, die mit erblichem Brust- und Eierstockkrebs in Verbindung stehen. Veränderungen betreffen nicht nur die DNA-Sequenz selbst, sondern auch chemische Markierungen, die Gene an- und abschalten (epigenetische Veränderungen) (Epigenetik und biologisches Alter).

Eine Mutation reicht nicht: Krebs ist ein mehrstufiger Prozess

Krebs entsteht in der Regel nicht durch eine einzige Mutation, sondern durch mehrere entscheidende Veränderungen, die in derselben Zelllinie nacheinander auftreten. Bei häufigen soliden Tumoren liegt die Zahl der „Treibermutationen“, die den Krebs vorantreiben, meist zwischen 2 und 8; die übrigen Dutzende Mutationen im Tumor sind überwiegend „Passagiere“. Jede neue Treibermutation verschafft der Zelle einen kleinen Vorteil gegenüber ihren Nachbarn, und ihre Nachkommen vermehren sich mit der Zeit. Deshalb wird Krebs auch als kleiner Evolutionsprozess im Inneren des Körpers beschrieben.

Wie lang dieser Weg ist, überrascht: In einer genetischen Analyse von Bauchspeicheldrüsenkrebs vergingen nach Berechnungen rund 15–20 Jahre von der ersten entscheidenden Mutation bis zum Auftreten von Zellen, die streuen können. Zudem finden sich auch in normalem Gewebe gesunder Menschen kleine Zellgruppen mit krebsassoziierten Mutationen; nur sehr wenige davon werden zu Krebs. Eine Mutation zu tragen heißt also nicht, Krebs zu haben. Diese lange Zeitspanne öffnet ein wichtiges Fenster für Früherkennung und Vorsorge (Vorsorge mit der Darmspiegelung).

Bei etwa 5–10 % aller Krebserkrankungen liegt eine erbliche Veranlagung vor. Krebs in jungen Jahren, mehrere Krebserkrankungen bei derselben Person oder eine Häufung derselben Krebsart in der Familie sind wichtige Hinweise für eine genetische Beratung (erbliche Krebserkrankungen, vorbeugende Operationen bei BRCA-Trägerinnen). Eine erbliche Veranlagung bedeutet nicht, dass Krebs sicher entsteht; sie erhöht das Risiko und erfordert eine engmaschigere Kontrolle.

Woher kommen die Mutationen?

Mutationen haben drei Hauptquellen: zufällige Fehler beim Kopieren der DNA während der Zellteilung, Umwelt- und Lebensstilfaktoren sowie eine familiäre Veranlagung. Wie groß der Anteil jeder dieser Quellen ist, unterscheidet sich stark je nach Krebsart.

Dass Kopierfehler einen großen Anteil haben, zeigt: Manche Krebserkrankungen entstehen schlicht durch „Pech“, ganz ohne Risikofaktor. Dieses Wissen kann vielen Betroffenen das Schuldgefühl „Was habe ich falsch gemacht?“ nehmen. Es bedeutet aber nicht, dass sich Krebs nicht vorbeugen ließe: Faktoren wie Rauchen, Alkohol, Übergewicht und bestimmte Infektionen fügen einen der entscheidenden Schritte auf dem Weg zum Krebs hinzu und erhöhen so das Risiko deutlich (Lässt sich Krebs vorbeugen?).

• Rauchen: Tabakrauch enthält mehr als 70 krebserregende Stoffe; neben der Lunge verursacht er Krebs in vielen weiteren Organen wie Mundhöhle, Kehlkopf, Speiseröhre, Harnblase, Bauchspeicheldrüse und Niere (mit dem Rauchen aufhören).
• Alkohol: Er wird im Körper zu Acetaldehyd abgebaut, das die DNA direkt schädigt; eine sichere Untergrenze gibt es nicht (wie Alkohol die DNA schädigt).
• Übergewicht und Bewegungsmangel: Fettgewebe erhöht über Hormone, Insulin und Entzündungen das Risiko für mindestens 13 Krebsarten (Adipositas und Krebs).
• Infektionen: HPV (Gebärmutterhals, Kopf-Hals-Bereich), Hepatitis B und C (Leber) sowie Helicobacter pylori (Magen) sind für etwa 13 % aller Krebserkrankungen weltweit verantwortlich; Impfungen und Behandlung können sie verhindern (20 Jahre HPV-Impfung, Helicobacter pylori und Magenkrebs).
• Alter: Der stärkste Risikofaktor. Weil sich Mutationen mit der Zeit anhäufen und Reparatur sowie Immunüberwachung mit den Jahren nachlassen, tritt die große Mehrheit der Krebserkrankungen nach dem 50. Lebensjahr auf (warum Krebs bei Männern häufiger ist).

Was alle Krebsarten gemeinsam haben

Auch wenn Hunderte verschiedener Krebsarten in unterschiedlichen Organen und mit unterschiedlichen Mutationen entstehen, sind die Fähigkeiten, die Krebszellen erwerben, erstaunlich ähnlich. Douglas Hanahan und Robert Weinberg beschrieben diese gemeinsamen Fähigkeiten im Jahr 2000 als „Kennzeichen von Krebs“ (Hallmarks of Cancer). Die Liste wurde 2011 und 2022 um neue Erkenntnisse erweitert und umfasst heute 14 Punkte.

Eines dieser Kennzeichen begegnet uns im klinischen Alltag ganz direkt: Die meisten Krebszellen verwerten Zucker selbst dann auf einem schnellen, „verschwenderischen“ Weg, wenn genügend Sauerstoff vorhanden ist (Warburg-Effekt). Deshalb reichert sich radioaktiv markierter Zucker (FDG) in der PET-CT so stark in Tumoren an (Was bedeutet FDG-Anreicherung?). Das heißt aber nicht, dass „Zucker den Krebs füttert“: Der Blutzucker wird vom Körper streng reguliert, und der Verzicht auf Zucker stoppt das Tumorwachstum nicht.

Der Tumor ist nicht allein: die Mikroumgebung

Ein Tumor besteht nicht nur aus Krebszellen. Krebszellen bringen die normalen Zellen in ihrer Umgebung dazu, für sie zu arbeiten, und schaffen so ein komplexes Ökosystem, das wie ein Organ funktioniert. Auch die Krebszellen innerhalb eines Tumors gleichen sich nicht: Untergruppen mit unterschiedlichen Mutationen existieren nebeneinander. Diese Vielfalt (Heterogenität) kann dazu führen, dass Zellen, die auf eine Therapie ansprechen, verschwinden, während widerstandsfähige Zellen sich vermehren – so kann mit der Zeit eine Resistenz entstehen (wie Krebszellen Resistenzen entwickeln).

Auch die Bakteriengemeinschaften im Darm und im Tumor selbst (Mikrobiom) gehören zu diesem Ökosystem: Manche Bakterien können über Entzündungen und DNA-Schäden zur Krebsentstehung beitragen, andere können das Ansprechen auf eine Immuntherapie beeinflussen (Mikrobiom und Darmkrebs).

Immunsystem und Krebs

Das Immunsystem überwacht den Körper ständig, indem es abnorme Zellen erkennt und beseitigt. Dass bestimmte Krebsarten bei Menschen mit geschwächtem Immunsystem (etwa nach einer Organtransplantation) häufiger auftreten, belegt diese Schutzfunktion. Fortschreiten kann ein Krebs erst, wenn er sich dieser Überwachung entzieht (Immuntoleranz).

Ausbreitung: Metastasierung

Die große Mehrheit der krebsbedingten Lebensverluste geht nicht auf den ersten Tumor zurück, sondern auf die Ausbreitung in entfernte Organe (Metastasierung). Dafür muss eine Krebszelle eine Reihe schwieriger Schritte bewältigen, und der Prozess ist entsprechend „ineffizient“: Weniger als eine von zehntausend Krebszellen, die ins Blut gelangen, kann einen neuen Tumor bilden (Kann eine Biopsie Krebs streuen?).

Jede Krebsart neigt dazu, sich in bestimmte Organe auszubreiten: Brust- und Prostatakrebs etwa streuen häufig in die Knochen, Dickdarmkrebs in die Leber. Das hängt sowohl mit der Richtung des Blutflusses zusammen als auch damit, wie gut die Krebszelle zum neuen Gewebe „passt“; das im 19. Jahrhundert formulierte Bild von „Saat und Boden“ gilt bis heute.

Krebsarten: nach der Ursprungszelle

Selbst Krebserkrankungen desselben Organs können sich je nach Zelltyp und molekularen Merkmalen sehr unterschiedlich verhalten; deshalb sind für die Diagnose die Pathologie und bei Bedarf molekulare Tests maßgeblich.

Von der Biologie zur Therapie

Ein Großteil der Fortschritte in der Krebsbehandlung der letzten 25 Jahre ist aus dem Verständnis der oben beschriebenen Biologie hervorgegangen. Während klassische Chemotherapie und Strahlentherapie auf sich schnell teilende Zellen zielen, stehen heute Behandlungen zur Verfügung, die an den ganz eigenen Schwachstellen eines Tumors ansetzen. Tests, die die genetische Ausstattung eines Tumors untersuchen, werden immer wichtiger, um festzulegen, welche Patientin oder welcher Patient von welcher Behandlung profitiert (Next-Generation-Sequencing, was die Mutationen im genetischen Befund bedeuten).

Therapien, die das Immunsystem aktivieren (Immuntherapien und Krebsimpfstoffe), und neue Technologien wie die Genom-Editierung (CRISPR) sind die jüngsten Beispiele dafür, wie Wissen über die Krebsbiologie zu Behandlungen wird.

Verbreitete Irrtümer

So können Sie sich schützen

• Nicht rauchen: Rauchen ist die größte einzelne vermeidbare Krebsursache; ein Rauchstopp senkt das Risiko in jedem Alter.
• Alkohol einschränken oder ganz meiden: In Bezug auf Krebs gibt es keine sichere Untergrenze.
• Ein gesundes Gewicht halten und sich bewegen: Regelmäßige körperliche Aktivität und eine Ernährung reich an Gemüse, Obst und Vollkorn senken das Risiko für viele Krebsarten.
• Impfung und Behandlung von Infektionen: Die Impfungen gegen HPV und Hepatitis B sowie die Behandlung von Hepatitis C und Helicobacter pylori wirken krebsvorbeugend.
• Vor der Sonne schützen: Meiden Sie vor allem die Mittagssonne und verzichten Sie auf Solarien.
• Vorsorgeuntersuchungen wahrnehmen: Untersuchungen auf Brust-, Gebärmutterhals- und Dickdarmkrebs sowie bei geeigneten Personen auf Lungenkrebs können Krebs früh oder sogar vor seiner Entstehung erfassen (Lungenkrebs-Screening).
• Die Familiengeschichte kennen: Gibt es in der Familie Krebs in jungen Jahren oder viele Krebserkrankungen, fragen Sie nach einer genetischen Beratung.

Häufig gestellte Fragen

Was ist Krebs?

Krebs ist eine Gruppe von Erkrankungen, bei denen sich körpereigene Zellen aufgrund angehäufter Veränderungen ihrer DNA unkontrolliert teilen, in das umliegende Gewebe einwachsen und sich auf entfernte Organe ausbreiten können. Krebs ist keine einheitliche Krankheit: Je nach Ursprungsorgan, Zelltyp und molekularen Merkmalen gibt es Hunderte verschiedener Formen.

Warum entsteht Krebs?

Krebs entsteht, wenn sich Mutationen in Genen anhäufen, die das Zellwachstum steuern. Ein Teil dieser Mutationen geht auf zufällige Fehler bei der Zellteilung zurück, ein Teil auf Faktoren wie Rauchen, Alkohol, Übergewicht, Sonnenstrahlung und bestimmte Infektionen, etwa 5–10 % auf eine erbliche Veranlagung. Der stärkste Risikofaktor ist das Alter.

Wie lange dauert es, bis Krebs entsteht?

Die meisten Krebserkrankungen entwickeln sich über Jahre oder sogar Jahrzehnte von der ersten entscheidenden Mutation bis zur Diagnose. Dickdarmkrebs etwa entsteht meist über 10–15 Jahre aus einem Polypen; bei Bauchspeicheldrüsenkrebs vergehen nach Berechnungen 15–20 Jahre von der ersten Mutation bis zur Fähigkeit zur Streuung. Diese lange Zeitspanne bietet eine Chance für Vorsorge und Früherkennung.

Kann man Krebs vorbeugen?

Ein erheblicher Teil der Krebserkrankungen ist vermeidbar. Daten aus den USA zufolge hängen rund 40 % aller Krebserkrankungen mit veränderbaren Faktoren wie Rauchen, Übergewicht, Alkohol, Bewegungsmangel, Sonnenstrahlung und Infektionen zusammen. Impfungen, Vorsorgeuntersuchungen und ein gesunder Lebensstil senken das Risiko deutlich; manche Krebserkrankungen entstehen jedoch auch ganz ohne Risikofaktor.

Glossar

Mutation

Bleibende Veränderung der DNA-Sequenz.

Onkogen

Gen, das die Zelle nach einer Mutation zu ständiger Teilung antreibt; das „Gaspedal“ der Zelle.

Tumorsuppressorgen

Gen, das die Zellteilung bremst; fällt es aus, löst sich die Bremse. Beispiel: TP53.

Treibermutation

Mutation, die direkt an der Krebsentstehung beteiligt ist; die übrigen werden als „Passagiermutationen“ bezeichnet.

Apoptose

Programmierte Selbstzerstörung einer geschädigten oder nicht mehr benötigten Zelle.

Telomer

Schützendes Endstück der Chromosomen, das bei jeder Teilung kürzer wird; Krebszellen überwinden diese Grenze mithilfe des Enzyms Telomerase.

Epigenetik

Chemische Markierungen, die Gene an- und abschalten, ohne die DNA-Sequenz zu verändern.

Tumormikroumgebung

Die normalen Zellen, Blutgefäße und die extrazelluläre Matrix, die Krebszellen umgeben.

Metastase

Ausbreitung von Krebszellen aus dem Ursprungsorgan in entfernte Organe.

Dysplasie

Vorstufe, bei der Zellen noch kein Krebs sind, ihre geordnete Struktur aber verloren haben.