Lesen im Chromatin der Krebszelle

2. Dezember 2018 | Von | Kategorie: onkologie

M. Ryan Corces et al.: The chromatin accessibility landscape of primary human cancers. Science 362, 26.10.2018, eaav1898.

Jussi Taipale: The chromatin of cancer. Science 362, 26.10.2018, S. 401-402.

William Greenleaf (links) und Howard Chang von der Stanford University, zwei Hauptautoren der Studie im Gespräch. Screenshot eines Videos der Universität, in dem die neuen Erkenntnisse erklärt werden (siehe Link links oben). Bildrechte: Stanford Video

Stanford Video: youtu.be/uoc7qOrrhrQ

Genetiker haben das Genom von Krebszellen in den letzten Jahren sehr gut erforscht und viele neue Erkenntnisse gewonnen. Es ging dabei um Mutationen, die das Krebsrisiko erhöhen oder die bösartige Entartung der Tumorzelle mitverursachen. Untersucht wurden also nur Abweichungen oder bösartige Veränderungen im Text der DNA. Trotz guter epigenomischer Studien weiß man viel weniger über epigenetische Veränderungen in Krebszellen, also darüber, inwieweit Störungen auf der Ebene der Aktivierbarkeit und Regulation der Gene das Krebsgeschehen vorantreiben oder gar auslösen. Das ist vor allem deshalb schade, weil längst bekannt ist, dass es oft gerade Mutationen an solchen Genen sind, die Codes für epigenetische Botenstoffe oder Enzyme enthalten, die Zellen erst so richtig bösartig werden lassen.

Diese Wissenslücke beginnen nun Wissenschaftler um Ryan Corces von der kalifornischen Stanford University mit einem eleganten neuen Ansatz zu lösen. Die Genetiker betrachten weder die Genome (also den DNA-Text) noch die Epigenome (also die biochemischen Anhängsel an und neben der DNA), sie analysieren den Ort des Geschehens direkt. Sie lesen das Chromatin, also jenes Gemisch aus DNA und angelagerten Proteinen, dessen Form letztlich auf der Basis epigenetischer Veränderungen entscheidend dazu beiträgt, wie gut einzelne Gene abgelesen werden können. Mit einer Technik namens ATAC-seq (Assay for Transposase-Accessible Chromatin using sequencing) scannten Corces und Kolleg*innen das Erbgut aus 410 Zellproben von 23 verschiedenen Krebstypen. Die Methode identifiziert all jene Stellen im Erbgut, an denen gerade Gene besonders gut abgelesen werden können. Letztlich erfasst sie, in welchem epigenetischen Gesamtstatus die Zelle sich gerade befindet.

Die Forscher selbst schreiben, es ginge ihnen um „einen systematischen Ansatz zur Untersuchung des nichtkodierenden Genoms in Krebs, der die Diagnose  und Behandlung des Leidens voranbringen soll.“ Unter anderem entdeckten die Forscher zahlreiche bislang unbekannte Stellen im Erbgut, an denen Gene an- oder abgeschaltet oder auch in ihrer Aktivität verstärkt werden können. Mutationen an einigen dieser Stellen verändern teils deutlich die Genregulation und die Epigenetik der Zellen. Manche davon scheinen wichtige Antreiber im Krebsgeschehen zu sein. Vor allem der Abgleich der neuen Daten mit öffentlichen Gen-Datenbanken brachte spannende Erkenntnisse. Er liefert Hinweise auf die Funktion der Gene, auf ganze Gen-Netzwerke und auf die Aufgaben epigenetisch besonders aktiver Stellen.

Dass die neue Methode das Potenzial hat, Diagnose und Behandlung von Krebs zu verbessern, zeigten die Forscher ebenfalls: Eine bestimmte Nierenkrebs-Art teilten sie auf der Basis ihrer Daten in zwei Untertypen mit verschieden guten Prognosen auf. Und unter den neu entdeckten Elementen zur Regulation von Krebs-Genen sind natürlich auch einige, die sich als potenzielle Angriffspunkte für innovative Therapien anbieten. Der Genetiker Jussi Taipale vom Karolinska Institut in Stockholm hebt in einem Begleitkommentar die vielen spannenden neuen Entdeckungen hervor, die alleine diese einzelne Studie bereits gebracht habe. Schon jetzt sei es „eine Mine zum Schürfen neuer Ansatzpunkte für zukünftige Studien.“

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