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Neuer Krebsmarker kann frühere Erkennung unterstützen
Verglichen mit ihren gesunden Verwandten sind Krebszellen ein chaotisches Durcheinander, oft mit zusätzlichen Chromosomen, anormalen Formen und anderen seltsamen Eigenschaften. Jetzt haben Wissenschaftler ein seltsames Merkmal entdeckt, das anscheinend nur bei Krebszellen vorkommt: lange Strecken repetitiver RNA, bekannt als Satelliten. Vorläufige Forschungen deuten darauf hin, dass die Satelliten früh in der Entwicklung von Krebs auftauchen, ein Befund, der letztendlich zur Früherkennung beitragen kann.
Frühe Warnung: Krebszellen enthalten hohe Konzentrationen von sich wiederholenden RNA-Abschnitten, die als Satelliten bezeichnet werden (die dunkle Färbung wird durch einen Pfeil im unteren Bild angezeigt), während gesunde Zellen (oben) dies nicht tun.
Es ist eine sehr interessante und provokative Erkenntnis, sagt Stuart Orkin , Vorsitzender der pädiatrischen Onkologie am Dana-Farber Cancer Institute, der nicht an der Forschung beteiligt war. Es deutet auf umfassende Veränderungen der Genexpression in Krebszellen hin, die zuvor nicht erkannt wurden. Es weist darauf hin, wie Chromatin [die Masse von DNA und Proteinen, aus denen Chromosomen bestehen] und die Genexpression in Krebszellen weltweit gestört sind.
David Ting, Daniel Haber , und Mitarbeiter des Massachusetts General Hospital entdeckten die Marker zufällig, während Ting RNA aus Tumorzellen untersuchte. Die DNA, die für Gene kodiert, wird normalerweise in RNA transkribiert, die dann in Proteine übersetzt wird. Ting war verwirrt über das Auftauchen von RNA-Molekülen, deren Sequenz nicht den Genen entsprach. Er fand heraus, dass die Sequenzen stattdessen Satelliten entsprachen, Abschnitten repetitiver DNA, die in RNA transkribiert, aber nie in Proteine übersetzt werden.
Wir waren überrascht, dass [die Satelliten] im Tumorgewebe im Vergleich zu normalem Gewebe in großen Mengen exprimiert werden, sagt Ting. Nachuntersuchungen in Krebsgewebe von Mäusen und Menschen ergaben hohe Konzentrationen von Satelliten bei verschiedenen Arten von Tumoren, einschließlich Lungen-, Nieren-, Eierstock-, Prostata- und Bauchspeicheldrüsenkrebs.
Dies ist ein faszinierender Befund, da es keinen Präzedenzfall dafür gibt, eine einzige Klasse von [DNA] zu finden, die in verschiedenen Krebsarten einheitlich überexprimiert wird, sagt Bert Vogelstein , Professor für Onkologie und Pathologie am Sidney Kimmel Comprehensive Cancer Center der Johns Hopkins University. Es scheint bei praktisch jedem Krebs zuzutreffen, den sie untersucht haben.
Während Wissenschaftler seit Jahren von der Existenz von Satelliten-Repeats im Genom wissen – sie machen etwa fünf Prozent des Genoms aus – ist ihre Rolle in gesunden Zellen noch unklar. Lange Zeit haben die Leute es ignoriert, weil sie dachten, es handele sich um Rest-DNA, sagt Ting. Tatsächlich ist die meiste Software, die zur Analyse von DNA-Sequenzen verwendet wird, darauf ausgelegt, diese Abschnitte aus ihrer Analyse zu eliminieren, sagt er.
Wissenschaftler wissen, dass Satelliten während der Entwicklung des Fötus exprimiert werden, und sie sollen den Chromosomen helfen, sich normal zu teilen. Diese Ähnlichkeit zwischen Krebszellen und embryonalen Zellen – beide können sich stark vermehren – könnte auf die Rolle hinweisen, die Satelliten bei Krebs spielen. Irgendwie hat Krebs einen Weg gefunden, rückwärts zu gehen und ein Programm von Anfang an für böswillige Zwecke zu entführen, sagt Ting.
Allerdings wissen die Forscher noch nicht, ob Satelliten eine zentrale Rolle bei der Entstehung von Krebs spielen oder lediglich einen anderen bösartigen Prozess widerspiegeln. Es könnte zum Beispiel analog zum Prostata-spezifischen Antigen (PSA) sein, das in großen Mengen in Prostatakrebszellen vorkommt, aber bei Krebs keine Rolle spielt. So oder so hoffen sie, dass die sich wiederholenden Sequenzen einen neuen Biomarker für die Krebsdiagnose liefern.
Wenn Wissenschaftler bestätigen, dass die Satellitenexpression nur in Krebszellen im erwachsenen Gewebe hoch konzentriert ist, können sie Krebs möglicherweise anhand von sehr kleinen Gewebemengen, wie den Zellen, die bei Nadelbiopsien gewonnen werden, genau diagnostizieren. Tings Team hat bereits erste Tests mit Zellen durchgeführt, die in Nadelbiopsien von Bauchspeicheldrüsenkrebs gewonnen wurden. Mit einer fluoreszierenden molekularen Sonde, die entwickelt wurde, um an die Satelliten zu binden, können Sie Krebszellen aufleuchten sehen, während Nicht-Krebszellen dies nicht tun, sagt Ting. Derzeit analysieren Pathologen Zellen hauptsächlich anhand ihres Aussehens unter dem Mikroskop, und ihre Beurteilung kann stark variieren.
Tings Team fand auch hohe Konzentrationen von Satelliten in einer Art präkanzeröser Zelle, die dem Bauchspeicheldrüsenkrebs vorausgeht. Das bedeutet, dass Satelliten relativ früh in der Krebsentwicklung eingeschaltet werden, sagt Ting. Wenn ja, hofft er, dass sie zur Früherkennung von Krebs eingesetzt werden können. Jetzt versuchen wir, ein Gefühl für die Landschaft zu bekommen. Bei wie viel Prozent der anderen Krebsarten tritt dieses Phänomen auf? Es scheint weit verbreitet zu sein, aber wir haben keine Zahlen.
Forscher sagen, dass sie diese Entdeckung teilweise aufgrund der Art des verwendeten Sequenzers machen konnten – einer von Helicos Biosciences, der einzelne DNA- und RNA-Moleküle liest, ermöglichte es den Wissenschaftlern, die Anzahl der in den Proben vorhandenen RNA-Moleküle zu zählen. Die meisten anderen Sequenzer auf dem Markt müssen die untersuchten RNA- oder DNA-Moleküle vor der Sequenzierung replizieren.
Ting hofft, dass andere Wissenschaftler beginnen, in ihren eigenen Proben nach Satelliten zu suchen. Wir denken, dass dies ein erster Schritt in Richtung eines neuen Forschungsgebiets für Krebs ist, sagt er.