Neue Erkenntnisse zur DNA-Faltung könnten Hirntumorbehandlung revolutionieren

MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Eine bahnbrechende Studie von Forschern der Weill Cornell Medicine zeigt, dass die dreidimensionale Faltung der DNA in Hirnzellen eine entscheidende Rolle bei der Entstehung von Glioblastomen spielt, einer der tödlichsten Formen von Hirntumoren.

Die Art und Weise, wie DNA in den Zellkernen von Hirnzellen gefaltet ist, könnte der Schlüssel zum Verständnis von Glioblastomen sein, einer besonders aggressiven Form von Hirntumoren. Forscher der Weill Cornell Medicine haben herausgefunden, dass in Krebszellen Gene zu dreidimensionalen “Hubs” zusammengefasst werden, die die Tumorentwicklung koordinieren, selbst ohne genetische Mutationen. Diese Entdeckung könnte neue therapeutische Ansätze zur Behandlung von Glioblastomen und anderen Krebsarten eröffnen.

Die Studie, die am 3. April in der Fachzeitschrift Molecular Cell veröffentlicht wurde, bietet eine neue Perspektive auf Krebs, die über genetische Mutationen hinausgeht. Sie basiert auf der Art und Weise, wie Gene in einem dreidimensionalen Raum verbunden und reguliert werden. Bei der Analyse von Glioblastomzellen verschiedener Patienten stellten die Forscher fest, dass krebserregende Gene zusammen mit anderen Genen, die bisher nicht mit Glioblastomen in Verbindung gebracht wurden, Cluster bilden.

Dr. Effie Apostolou, eine der leitenden Forscherinnen der Studie, erklärte, dass diese neue Perspektive eine Chance bietet, die regulatorische Logik dieser Krebsart zu verstehen und potenzielle Kontrollzentren zu identifizieren, die gezielt angegriffen werden könnten, um den Tumor zu eliminieren. Die menschliche DNA ist etwa zwei Meter lang, wenn sie gestreckt wird, muss jedoch in den Zellkern passen, der 80-mal kleiner als ein Sandkorn ist. Um dies zu erreichen, faltet sich die DNA mehrfach und bringt Regionen zusammen, die auf dem linearen Molekül weit voneinander entfernt sind.

Durch die Untersuchung der DNA-Organisation im dreidimensionalen Raum entdeckten die Forscher Hubs, in denen mehrere genetische Regionen, die eigentlich getrennt sein sollten, miteinander kommunizieren und zusammenarbeiten können. In gesunden Menschen koordinieren diese Hubs normale physiologische Prozesse wie die embryonale Entwicklung. In Glioblastomzellen jedoch fanden die Forscher, dass krebserregende Gene mit anderen Genen koordiniert werden, die bisher nicht mit Glioblastomen in Verbindung gebracht wurden.

Die Forscher verwendeten ein Gen-Editing-Werkzeug namens CRISPR-Interferenz, um einen vermuteten krebsbezogenen Hub in Glioblastomzellen zu deaktivieren. Dies führte zu einem Dominoeffekt: Die Aktivität vieler hub-verbundener Gene nahm ab, mehrere Krebs-Gene wurden gestört und die Krebszellen reduzierten ihre Fähigkeit, tumorähnliche Sphären zu bilden.

Die Erkenntnisse aus Glioblastomen veranlassten die Forscher, bereits veröffentlichte Analysen von 16 verschiedenen Krebsarten zu untersuchen. Sie entdeckten, dass diese hypervernetzten 3D-Hubs ein Merkmal der meisten Krebsarten sind, darunter Melanome, Lungen-, Prostata- und Gebärmutterkrebs. Obwohl jede Krebsart eine einzigartige Reihe von Hubs aufweist, fanden sie auch Hubs, die über mehrere Krebsarten hinweg geteilt werden.

Die Mehrheit der 3D-Hubs wird nicht durch offensichtliche genetische Mutationen wie gebrochene, amplifizierte oder umgeordnete DNA verursacht. Stattdessen bilden sie sich oft aufgrund epigenetischer Veränderungen – Änderungen in der Art und Weise, wie DNA verpackt ist und wie Gene in der Zelle kontrolliert werden. Die Forscher planen, weiter zu untersuchen, wie diese Hubs entstehen und ob sie sicher gestört werden können, um das Tumorwachstum zu verlangsamen oder zu stoppen.

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