Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Krebs per Fernsteuerung: Bisher unbeachtete DNA-Umlagerung steuert tödlich verlaufende Form eines pädiatrischen Gehirntumors

24.06.2014

Medulloblastome der Gruppe 3 – dem pädiatrischen Gehirntumor mit der ungünstigsten Prognose – werden mit einer Reihe umfangreicherer DNA-Umlagerungen in Verbindung gebracht, die ausnahmslos denselben übergreifenden Effekt auf bestimmte weit voneinander entfernt gelegene Gene haben.

Dies fanden Wissenschaftler am Europäischen Institut für Molekularbiologie (EMBL) und dem Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ), beide in Heidelberg, sowie dem US-amerikanischen Sanford-Burnham Medical Research Institute in San Diego heraus. Die Studie wird heute online in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

Bislang war MYC das einzige Gen, von dem man wusste, dass es eine wichtige Rolle bei Medulloblastomen der Gruppe 3 spielt, doch konnte MYC allein einige der besonderen Eigenschaften von Medulloblastomen nicht hinreichend erklären, die eine höhere Metastasierungsrate und eine insgesamt schlechtere Prognose als andere Arten dieses pädiatrischen Gehirntumors aufweisen.

Um diesem Problem auf den Grund zu gehen, identifizierten die Forschungsgruppen um Jan Korbel am EMBL und seine Kooperationspartner am DKFZ neue relevante Gene. Dabei konnten sie auf eine große Anzahl bereits sequenzierter Krebsgenome zurückgreifen.

“Wir waren überrascht, dass es neben MYC noch zwei andere wesentliche Entstehungsfaktoren bei Medulloblastomen der Gruppe 3 gibt – dabei handelt es sich um zwei Schwestergene mit der Bezeichnung GFI1B und GFI1,” so Korbel.

“Diese Untersuchungsergebnisse könnten für die Erforschung anderer Krebsarten relevant sein, da unseren Studien zufolge diese Gene auf eine Art und Weise aktiviert werden, nach der Krebsforscher normalerweise nicht gezielt suchen.”

Statt den üblichen Ansatz zu wählen und nach Veränderungen bei einzelnen Genen zu suchen, konzentrierte sich das Team auf umfangreiche Umlagerungen in den DNA-Abschnitten, die zwischen den Genen liegen. Dabei beobachteten sie, dass die DNA der einzelnen Patienten unterschiedliche Umlagerungen aufwies: Duplikationen, Deletionen, Inversionen, ja sogar komplexe Veränderungen mit zahlreichen DNA-Umlagerungen, die offenbar zu unterschiedlichen Zeitpunkten entstanden waren.

Alle diese genetischen Veränderungen hatten eines gemeinsam: sie rückten GFI1B in die Nähe hochaktiver Enhancer – d.h. von DNA-Abschnitten, die die Genaktivität unter Umständen dramatisch verstärken. So können umfangreiche DNA-Veränderungen GFI1B umlagern und dieses Gen in Zellen aktivieren, in denen es normalerweise abgeschaltet wäre. Und dies, so vermuten die Wissenschaftler, ist der Auslöser für die Entstehung des Tumors.

“Bisher hat niemand einen solchen Prozess bei einem soliden Krebstumor beobachten können,” so Paul Northcott vom DKFZ, “obwohl er Ähnlichkeiten mit einem Phänomen aufweist, das mit Leukämie in Verbindung gebracht wird und das seit den 80er Jahren bekannt ist.”

GFI1B war nicht in allen untersuchten Fällen betroffen, doch war es dann stattdessen bei vielen dieser Patienten GFI1, ein anderes Gen mit einer ähnlichen Funktion. GFI1B und GFI1 befinden sich auf unterschiedlichen Chromosomen und interessanterweise sorgen die GFI1-betreffenden DNA-Umlagerungen dafür, dass es in die Nähe von Enhancern gerückt wird, die auf einem weiteren Chromosom sitzen. Dennoch war das Ergebnis stets dasselbe: das Gen wurde aktiviert und schien die Entstehung des Tumors zu steuern.

Um zu bestätigen, welche Rolle GFI1B und GFI1 bei der Entstehung von Medulloblastomen spielen, griffen die Heidelberger Wissenschaftler auf die Expertise der Forschungsgruppe um Robert Wechsler-Reya am Sanford-Burnham Institute zurück. Dazu wurden in seinem Labor neuronale Stammzellen genetisch so  modifiziert, dass entweder GFI1B oder GFI1 angeschaltet waren, gemeinsam mit MYC.

Nachdem diese modifizierten Stammzellen dann in die Gehirne gesunder Mäuse eingepflanzt worden waren, entwicklten die Nager aggressive, metastasierende Gehirntumore, die denen der Medulloblastome der Gruppe 3 stark ähnelten. Mithilfe dieser Mäuse gelang es zum ersten Mal, die Genetik der menschlichen Version der Medulloblastome der Gruppe 3 genau nachzuvollziehen und die Wissenschaftler werden dies nun für weitere Forschungen nutzen. So könnten an den Mäusen z.B. potentielle Behandlungsmethoden getestet werden, die sich aus den Untersuchungsergebnissen ergeben haben.

Ein vielversprechender Ansatz dabei wäre den Wissenschaftlern zufolge, hochaktive Enhancer genauer unter die Lupe zu nehmen, die an der Entstehung dieses Tumors beteiligt sind, da sie möglicherweise auf eine Behandlung mit bereits existierenden Bromodomän-Inhibitoren ansprechen. Und da weder GFI1B noch GFI1 normalerweise im Gehirn aktiv sind, könnte die Studie auch neue Wege für die Diagnose des Gehirntumors aufzeigen.

Die Mäuse werfen darüber hinaus eine weitere Frage auf, an der die Wissenschaftler noch arbeiten. Bei den Nagern reichte die Aktivierung von GFI1 oder GFI1B  allein nicht aus, damit sie medulloblastomähnliche Tumore entwickelten. Es bedurfte außerdem der Aktivierung von MYC. Doch beim Menschen haben die Wissenschaftler zwar eine statistische Verbindung zwischen MYC und GFI1 herstellen können, nicht jedoch zwischen MYC und GFI1B, so dass sich das Team nun mit der Klärung dieser Frage beschäftigen wird.

“Die Studie zeigt ganz klar, dass es sich lohnt, bei der Erforschung von Krebsgenomen auch mal um die Ecke zu denken.” so Korbel abschließend.

Veröffentlicht in Nature am 22. Juni 2014.DOI: 10.1038/nature13379.

Weitere Informationen: www.embl.org/press/2014/140622_Heidelberg.

Nutzungsbedingungen EMBL Pressemitteilungen, Photos, Grafiken und Videos unterliegen dem EMBL copyright. Sie können für nicht-kommerzielle Nutzung frei reproduziert und verbreitet werden. Wir bitten um Nennung der Autoren und Institution. 

Sonia Furtado Neves EMBL Press Officer and Deputy Head of Communications Meyerhofstr. 1, 69117 Heidelberg, Germany Tel.: +49 (0)6221 387 8263 Fax: +49 (0)6221 387 8525 sonia.furtado@embl.de www.embl.org Keep up-to-date with EMBL Research News at: www.embl.org/news

Sonia Furtado Neves | EMBL Research News

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Nesseltiere steuern Bakterien fern
21.09.2017 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Die Immunabwehr gegen Pilzinfektionen ausrichten
21.09.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker 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: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

23. Baltic Sea Forum am 11. und 12. Oktober nimmt Wirtschaftspartner Finnland in den Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

6. Stralsunder IT-Sicherheitskonferenz im Zeichen von Smart Home

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

OLED auf hauchdünnem Edelstahl

21.09.2017 | Messenachrichten

Weniger (Flug-)Lärm dank Mathematik

21.09.2017 | Physik Astronomie

In Zeiten des Klimawandels: Was die Farbe eines Sees über seinen Zustand verrät

21.09.2017 | Geowissenschaften