Krebs-Diagnostik – Vervielfältigung und Bildgebung von Mikro-RNA als Biomarker für Tumore

Ein zur Micro-RNA passender DNA-Strang löst einen autokatalytischen Amplifikationkreislauf aus. Die daraus gebildeten Stränge enthalten Farbstoffe. Diese fluoreszieren, wenn sich ein Tumor entwickelt. (c) Wiley-VCH

Krebs noch vor der sichtbaren Tumorentstehung nachzuweisen, ist eines der langjährigen Ziele in der Medizin. Einer der Biomarker für die Kanzerogenität einer Zelle ist das RNA-Expressionsmuster – genauer gesagt die Veränderung der RNA-Expression, die den zellulären Stoffwechsel entarten lässt.

Es gibt viele Arten RNA, von denen eine kurze, nicht kodierende RNA-Sorte namens miRNA die Übersetzung der im Zellkern kodierten Erbinformation in Protein fördert oder hemmt. Der Nachweis von einer veränderten miRNA-Expression sollte also die Entartung von Zellen zuverlässig anzeigen.

Eine bestimmte miRNA nachzuweisen, ist jedoch schwierig, da sie in der Zelle nur in winzigen Mengen vorhanden ist und deshalb vervielfältigt und für mit einem Signalstoff, z.B. einem Fluoreszenzfarbstoff, verknüpft werden muss, um erkennbar zu werden.

Ein Wissenschaftlerteam der Universität Wuhan (China) hat unter der Leitung von Fuan Wang einen geeigneten Mechanismus zur Vervielfältigung/zum Nachweis von miRNA entdeckt, der auf einem durch synthetische DNA in Gang gesetzten autokatalytischen Biokreislauf beruht und mit einem starken Fluorszenzsignal die Tumorzellen anzeigt.

Die RNA wird normalerweise im Zellkern synthetisiert und zum Zytoplasma transportiert, wo sie die genetische Information übermittelt. Wenn jedoch synthetische DNA im Zytoplasma vorhanden ist, kann die RNA an eine passende Nukleotidsequenz des DNA-Strangs binden, was zum Beispiel bei der antiretroviralen Behandlung ausgenutzt wird, um die virale RNA-Expression zu unterdrücken.

Wang und seine Mitarbeiter taten das Gegenteil. Mit einem zur miRNA passenden synthetischen DNA-Strang (DNAzym) lösten sie einen autokatalytischen Amplifikationskreislauf aus, um DNA-miRNA-Stränge zu bilden. Diese zusammengesetzten Stränge wuchsen weiter und bildeten sogenannte DNAzym-Nanodrähte, auf denen ein Fluoreszenzfarbstoff angebracht war.

Nach Verabreichung des DNAzym-Testkits beobachteten die Autoren bei einem Mausmodell helle Fluoreszenz, wo es gerade einen Tumor entwickelte.

Um das DNAzym in die Tumorzellen zu bringen, verwendeten die Wissenschaftler Nanopartikel – winzige Päckchen, die Medikamente und andere molekulare Fracht zu den Zellen transportieren – aus wabenartigem Mangandioxid.

Diese Zusammensetzung und Architektur habe den Vorteil, dass das Partikel in der Zelle durch Glutathion, eine in Tumorzellen reichlich vorhandene Substanz, leicht aktiviert werden kann. Ein weiterer Vorteil sei, dass die Nanopartikel Mangan-Ionen freisetzen, die den selbstverstärkenden DNAzym-Biokreislauf aufrechterhalten.

Die Wissenschaftler betonen, dass ihr selbstverstärktes bildgebendes Nachweissystem als leistungsfähiges Werkzeug zur Visualisierung von Tumorzellen mit Biomarkernweiterentwickelt werden kann. Das ist deshalb besonders vielversprechend, da viele unterschiedliche miRNAs gezielt zur Untersuchung von verschiedenen Krebsarten oder anderen Funktionsstörungen von biologischen Zellen eingesetzt werden können.

Angewandte Chemie: Presseinfo 03/2020

Autor: Shao Q. Yao, National University of Singapore (Singapore), https://www.chemistry.nus.edu.sg/people/academic_staff/yaosq.htm

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.

https://doi.org/10.1002/ange.202000059

http://presse.angewandte.de

Media Contact

Dr. Karin J. Schmitz Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie

Der innovations-report bietet im Bereich der "Life Sciences" Berichte und Artikel über Anwendungen und wissenschaftliche Erkenntnisse der modernen Biologie, der Chemie und der Humanmedizin.

Unter anderem finden Sie Wissenswertes aus den Teilbereichen: Bakteriologie, Biochemie, Bionik, Bioinformatik, Biophysik, Biotechnologie, Genetik, Geobotanik, Humanbiologie, Meeresbiologie, Mikrobiologie, Molekularbiologie, Zellbiologie, Zoologie, Bioanorganische Chemie, Mikrochemie und Umweltchemie.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreib Kommentar

Neueste Beiträge

Eine optische Täuschung gibt Einblicke ins Gehirn

Yunmin Wu erforscht, wie wir Bewegung wahrnehmen können. Inspiriert durch ein Katzenvideo, kam sie auf die elegante Idee, die Wasserfall-Illusion in winzigen Zebrafischlarven auszulösen. Im Interview erzählt die Doktorandin vom…

Globale Analyse über effektive und topographische Wassereinzugsgebiete

Forschende legen erste globale Analyse vor, wie effektive und topographische Wassereinzugsgebiet voneinander abweichen Topographisch skizzierte Wassereinzugsgebiete sind eine räumliche Einheit, die sich an den Formen der Erdoberfläche orientieren. In ihnen…

Strukturbiologie – Das Matrjoschka-Prinzip

Die Reifung der Ribosomen ist ein komplizierter Prozess. LMU-Wissenschaftler konnten nun zeigen, dass sich dabei die Vorläufer für die kleinere Untereinheit dieser Proteinfabriken regelrecht häuten und ein Hüllbestandteil nach dem…

By continuing to use the site, you agree to the use of cookies. more information

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close