Leukämie: 3D-Verfahren erkennt Krankheitsbild

Unterschiede bei der Anordnung des Genoms im Kern der Zellen zeigen bei Leukämiepatienten die Form des Blutkrebses. Wissenschaftlern der McGill University http://mcgill.ca ist es damit erstmals gelungen, über die 3D-Struktur des Genoms einer Zelle eine menschliche Krankheit genau zu bestimmen. Damit könnten laut bessere Möglichkeiten der Vorhersage des Krankheitsverlaufes entstehen, berichtet NewScientist.

3D-Struktur der DNA

Das menschliche Genom ist mit ausgestreckter DNA mehr als einen Meter lang. Damit es in den Kern einer Zelle passt, wird es zu einem kleinen Ball zusammengefaltet, der durch Proteine zusammengehalten wird. Dieser Bereich wird als Chromatin bezeichnet. Die 3D-Struktur der DNA in jeder Zelle beeinflusst, welche Gene eingesetzt oder exprimiert werden.

In manchen Fällen kann die genaue Form der DNA spezifische Auswirkungen haben. Wenn zum Beispiel ein Teil des DNA-Codes, der normalerweise kontrolliert, wie stark die naheliegenden Gene exprimiert werden, gefaltet wird und dadurch in Kontakt mit einem anderen Gen kommt, kann dieses Gen aktiviert oder deaktiviert werden – auch wenn es sich auf einem völlig anderen Chromosom befindet.

Eines der Kennzeichen von Leukämie ist eine Überexpression von Genen. Das Team um Josée Dostie fragte sich, ob es einen Zusammenhang mit der Form des Chromatins gibt. Die Wissenschaftler untersuchten Daten von 3D-Proben von im Labor gezüchteten Zellen. Diese stammten von Personen mit drei verschiedenen Formen dieser Erkrankung. Dabei handelte es sich um akute myeloische Leukämie, akute lymphatische Leukämie und embryonales Karzinom.

„HOXA“ im Zentrum

Die Wissenschaftler konzentrierten sich auf eine bestimmte Region des Genoms, in der Gene mit der Bezeichnung „HOXA“ zu finden sind. Sie stehen mit vielen Krebserkrankungen und auch mit Leukämie in Zusammenhang. Anschließend wurden Kontaktstellen zwischen den Teilen des Genoms in diesem Bereich des Chromatins identifiziert und diese Daten später in ein Computermodell eingefügt. Das Modell sagte dann voraus, welche Formen des Chromatins diese drei verschiedenen Leukämieformen ausbilden würden.

Das Modell war darauf ausgerichtet, bekannte Leukämieproben zu erkennen. So konnten die Experten auch die Vorhersagegenauigkeit des Systems überprüfen. Es wurden Daten von unbekannten Leukämiezellen eingegeben, die alle einem der drei Unterarten der Krankheit entsprachen. Es zeigte sich, dass das Modell die Art der Erkrankung mit einer Genauigkeit von 93 Prozent feststellen konnte.

Tests weiterer Proben

Das Feststellen der genauen Form der Erkrankung ist der wichtigste Faktor bei der Festlegung der weiteren Behandlung. Derzeit sind mehrere verschiedene klinische und histologische Tests Standard. Für diese Tests ist jedoch die Expertische mehrerer verschiedener Laboratorien erforderlich, die nicht immer zur Verfügung steht. Das Team will die Forschungsergebnisse nun an größeren Proben überprüfen, die direkt von Patienten stammen. Eine Zusammenarbeit mit Onkologen besteht bereits.