Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ein Krebs für die Krebsforschung

02.11.2015

Wissenschaftler im Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg haben eine neue Tierart entdeckt: Der Marmorkrebs, Procambarus virginalis, ist vermutlich vor 30 Jahren in einem einzigen Schritt aus dem Everglades-Sumpfkrebs hervorgegangen und hat sich seither weltweit verbreitet. Alle bisher untersuchten Tiere sind weiblich, pflanzen sich ohne männliche Hilfe durch Jungfernzeugung fort und weisen exakt das gleiche Erbgut auf.

Alle bisher untersuchten Tiere sind weiblich, pflanzen sich ohne männliche Hilfe durch Jungfernzeugung fort und weisen exakt das gleiche Erbgut auf. Daher müssen Unterschiede einzelner Exemplare in Aussehen oder Verhalten auf epigenetische Vorgänge zurückzuführen sein. Weil auch die Krankheit Krebs häufig epigenetische Ursachen hat, ist der Marmorkrebs ein interessantes Modell für die Krebsforschung.


Der Marmorkrebs ist ein anspruchsloser Laborgenosse: Kaum 10 cm groß, lebt er bescheiden in mittelgroßen Wasserbecken. Fischfutter, etwas Kies und eine Blumentopfscherbe zum Verstecken genügen ihm zum Leben. | © Chris Lukhaup, DKFZ

Frank Lyko, Wissenschaftler im Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) in Heidelberg, interessiert sich für Epigenetik. Anders als in der Genetik geht es hier nicht um Fehler im Erbgut, die dazu führen, dass ein Gen ein falsches Produkt liefert, komplett fehlt oder mehrfach vorhanden ist.

Vielmehr beschäftigt sich die Epigenetik mit kleinsten Veränderungen am Erbgut, die zur Folge haben, dass ein Gen stärker oder weniger stark aktiv ist. Das spielt eine Rolle beim Anpassen des Organismus an verschiedene Umweltbedingungen, etwa die Ernährung, die Populationsdichte oder die Temperatur.

"Epigenetische Faktoren können aber auch das Krebsrisiko beziehungsweise den Verlauf einer Krebserkrankung beeinflussen", sagt Frank Lyko. So konnten Kollegen aus dem Deutschen Krebsforschungszentrum erst kürzlich zeigen, dass beim Medulloblastom, einem aggressiven Hirntumor bei Kindern, epigenetische Faktoren die Hauptrolle spielen (siehe DKFZ PM Nr. 30/2014).

"Um die Grundlagen der Epigenetik zu verstehen, benötigen wir Modelle, und da sind die typischen „Haustiere“ der Krebsforscher wie Maus oder Ratte weniger gut geeignet", erklärt Lyko. Und deshalb wurde der Krebsforscher nun zum "Krebs-Krebsforscher".

Der Marmorkrebs ist ein Süßwasserkrebs, der weltweit verbreitet ist: Auf Madagaskar vermehrt er sich derzeit so schnell, dass er nicht nur eine ökologische, sondern auch eine ökonomische Bedrohung darstellt, weil die Tiere die Reisfelder abfressen. Sie kommen in süddeutschen Badeseen vor, in Schweden, Japan, und in jedem Aquarienhandel.

Günter Vogt, ein Zoologe von der Universität Heidelberg, hatte den Wissenschaftlern vom DKFZ den Tipp gegeben, sich mit dem Marmorkrebs zu beschäftigen. "Ich hatte vermutet, dass sich dieser Krebs durch Klonen fortpflanzt, weil es von ihm ausschließlich Weibchen gibt", erzählt Vogt. "Die Tiere müssten daher alle das gleiche Erbgut besitzen und ihre große Vielfalt in Aussehen oder Verhalten könnte nur auf epigenetische Ursachen zurück zu führen sein."

Lyko zeigte sich interessiert, holte die Tiere ins Labor und bestätigte die Vermutung des Zoologen: "Wir haben bei vier Tieren aus verschiedenen Quellen das Erbgut entschlüsselt. Alle Tiere waren identisch, wir haben keinen einzigen genetischen Unterschied gefunden. Es handelt sich beim Marmorkrebs also tatsächlich um einen Klon, bei dem Millionen von Tieren aus einem einzigen Ursprungskrebs hervorgegangen sind."

Der Marmorkrebs hat sich aus dem Everglades-Sumpfkrebs entwickelt. Den züchten Aquarianer seit vielen Jahren. Vermutlich hat ein Kälteschock bei einem Weibchen verhindert, dass die Eizellen eine Reifeteilung durchlaufen, bei der der Chromosomensatz halbiert wird. Die Krebse legen dann diploide Eier mit doppeltem Chromosomensatz. Werden diese befruchtet, entstehen triploide Krebse - mit dreifachem Chromosomensatz.

Die sind zwar größer als ihre Eltern, aber normalerweise steril und können keine Nachkommen mehr bekommen. "Im Fall vom Marmorkrebs hat sich aber etwas im Erbgut ereignet, wodurch die Tiere die Fähigkeit erlangt haben, sich durch Jungfernzeugung fortzupflanzen", erklärt Lyko. Die Tiere legen triploide Eier, die sich alleine und ohne Befruchtung zu vollständigen Krebsen entwickeln.

Die Wissenschaftler vermuteten, dass dieses "Ereignis im Erbgut" dazu geführt hat, dass sich der Marmorkrebs als eine eigene Art etabliert hat, was Biologen als freiwillige fruchtbare Fortpflanzungsgemeinschaft bezeichnen. Um das zu überprüfen, setzten sie Marmorkrebsweibchen mit Everglades-Sumpfkrebsmännchen zusammen. "Die Tiere haben auch sofort miteinander kopuliert, aber als Nachkommen haben wir ausschließlich reine Marmorkrebse erhalten. Das genetische Material der Floridasumpfkrebse fand sich nirgends", erklärt der Biologe.

"Ob das daran lag, dass keine Befruchtung stattfindet oder dass das Spermienerbgut nach der Befruchtung nicht mehr verwendet wird, wissen wir noch nicht. Aber auf jeden Fall handelt es sich beim Marmorkrebs um eine eigene Art." Lyko und seine Kollegen durften daher als Entdecker der Art dem Marmorkrebs einen lateinischen Namen geben. Sie entschieden sich für "Procambarus virginalis", was soviel wie "jungfräulicher Krebs" bedeutet.

Die Wissenschaftler stellten bei ihren Untersuchungen auch fest, dass der Marmorkrebs im Vergleich mit dem Floridasumpfkrebs nur etwa die 1,4-fache Menge an Erbmaterial besitzt. Erwartet hatten sie bei triploidem Chromosomensatz die 1,5-fache Menge. Es scheint bei der Artbildung also etwas verloren gegangen zu sein. "Jetzt untersuchen wir, welche Teile des Erbguts aus dem Floridasumpfkrebs beim Marmorkrebs fehlen, vielleicht liegt hier der Schlüssel zur Jungfernzeugung", blickt Lyko in die Zukunft.

Bevor Frank Lyko den Marmorkrebs ins Labor holte, hatte seine Gruppe schon einige Tiermodelle getestet, bei denen die Epigenetik eine große Rolle spielt: Etwa Bienen, bei denen die mit Gelee Royal gefütterten Larven zur Bienenkönigin heranwachsen, mit Nektar allein aber nur eine kleine Arbeiterin werden. Oder Heuschrecken, die allein im Käfig dezent grün, in Schwarmhaltung jedoch auffällig braun-gelb getönt sind. Doch beide Tiere erwiesen sich nicht als geeignetes Modell für die Krebsforschung, erzählt Frank Lyko: "Bienen lassen sich nicht im Labor züchten, vor den Heuschrecken ekeln sich alle." Mit dem Marmorkrebs hat Lyko nun hoffentlich das ideale Modell für die epigenetische Krebs-Forschung gefunden.

The marbled crayfish as a paradigm for saltational speciation by autopolyploidy and parthenogenesis in animals; Günter Vogt, Cassandra Falckenhayn, Anne Schrimpf, Katharina Schmid, Katharina Hanna, Jörn Panteleit, Mark Helm, Ralf Schulz, Frank Lyko
Biology Open, 2015, DOI: 10.1242/bio.014241

Ein Bild zur Pressemitteilung finden Sie hier:
www.dkfz.de/de/presse/pressemitteilungen/2015/bilder/Marmorkrebs.jpg
Bildunterschrift: Der Marmorkrebs ist ein anspruchsloser Laborgenosse: Kaum 10 cm groß, lebt er bescheiden in mittelgroßen Wasserbecken. Fischfutter, etwas Kies und eine Blumentopfscherbe zum Verstecken genügen ihm zum Leben. Quelle: Chris Lukhaup, DKFZ.

Das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) ist mit mehr als 3.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern die größte biomedizinische Forschungseinrichtung in Deutschland. Über 1000 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erforschen im DKFZ, wie Krebs entsteht, erfassen Krebsrisikofaktoren und suchen nach neuen Strategien, die verhindern, dass Menschen an Krebs erkranken. Sie entwickeln neue Methoden, mit denen Tumoren präziser diagnostiziert und Krebspatienten erfolgreicher behandelt werden können. Die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Krebsinformationsdienstes (KID) klären Betroffene, Angehörige und interessierte Bürger über die Volkskrankheit Krebs auf. Gemeinsam mit dem Universitätsklinikum Heidelberg hat das DKFZ das Nationale Centrum für Tumorerkrankungen (NCT) Heidelberg eingerichtet, in dem vielversprechende Ansätze aus der Krebsforschung in die Klinik übertragen werden. Im Deutschen Konsortium für Translationale Krebsforschung (DKTK), einem der sechs Deutschen Zentren für Gesundheitsforschung, unterhält das DKFZ Translationszentren an sieben universitären Partnerstandorten. Die Verbindung von exzellenter Hochschulmedizin mit der hochkarätigen Forschung eines Helmholtz-Zentrums ist ein wichtiger Beitrag, um die Chancen von Krebspatienten zu verbessern. Das DKFZ wird zu 90 Prozent vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und zu 10 Prozent vom Land Baden-Württemberg finanziert und ist Mitglied in der Helmholtz-Gemeinschaft deutscher Forschungszentren.

Ansprechpartner für die Presse:

Dr. Stefanie Seltmann
Leiterin Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Deutsches Krebsforschungszentrum
Im Neuenheimer Feld 280
69120 Heidelberg
T: +49 6221 42-2854
F: +49 6221 42-2968
E-Mail: S.Seltmann@dkfz.de

Dr. Sibylle Kohlstädt
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Deutsches Krebsforschungszentrum
Im Neuenheimer Feld 280
69120 Heidelberg
T: +49 6221 42 2843
F: +49 6221 42 2968
E-Mail: S.Kohlstaedt@dkfz.de

E-Mail: presse@dkfz.de

www.dkfz.de

Dr. Stefanie Seltmann | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Berichte zu: Befruchtung Chromosomensatz DKFZ Epigenetik Heuschrecken Krebsforschung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Immunabwehr ohne Kollateralschaden
23.01.2017 | Universität Basel

nachricht Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens
23.01.2017 | Verband Biologie, Biowissenschaften und Biomedizin in Deutschland e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wie der Nordatlantik zum Wärmepirat wurde

23.01.2017 | Geowissenschaften

Immunabwehr ohne Kollateralschaden

23.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

23.01.2017 | Physik Astronomie