3D – Karyotypisierung in Zellkernen von Coloncarcinomen und Colonadenomen im Vergleich zu normalem Colonepithel

Untersuchung der räumlichen Anordnung von exprimierten und inaktiven Genen in normalen und Tumorzellen des Colons als epigenetischen Mechanismus der Genregulation

In den letzten Jahren hat sich zunehmend die Erkenntnis durchgesetzt, dass neben der eigentlichen DNA Sequenz und der chemischen Modifizierung von DNA-Bausteinen und Histonen (den Proteinen, um die der DNA-Faden gewickelt ist), der höheren Ordnungsstruktur und damit der räumlichen Anordnung des Genoms im Zellkern eine wichtige Funktion zur Erfüllung zelltypspezifischer Aufgaben zukommt. Diese räumliche Anordnung des Genoms wird auch Zellkernarchitektur oder 3D-Genomorganisation genannt.

Im Bereich der Tumorpathologie ist dieses Phänomen im Prinzip nicht neu: Es ist seit langem bekannt, dass Zellkerne von Tumorzellen häufig Unterschiede der Kernmorphologie und der Chromatintextur im Vergleich zu ihren normalen Ursprungszellen zeigen. Diese Unterschiede werden auch heute, im Zeitalter fortgeschrittener molekularer Analysen tumorrelevanter Mutationen und chromosomaler Umbauten erfolgreich für die Diagnostik bestimmter Tumoren eingesetzt. Über die Zusammenhänge dieser tumorspezifischen Veränderungen mit der genetischen Instabilität und epigenetischen Mechanismen ist bislang jedoch wenig bekannt. Neue Entwicklungen der Vielfarben-Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH) mit spezifischen DNA-Sonden und der Gesamtdarstellung von Chromatin in Kombination mit dreidimensionaler Mikroskopie und digitaler Bildanalyse ermöglichen heute detaillierte Untersuchungen zur räumlichen Anordnung von Chromatinstrukturen höherer Ordnung im Zellkern. In Kombination mit der Darstellung spezifischer Kernproteine und Histonmodifikationen lassen sich zusätzliche Erkenntnisse zur Zellkernarchitektur gewinnen. Wir benutzen diese Techniken, um am Beispiel von Zellkernen des Colongewebes die 3D- Genomorganisation in normalen und maligne transformierten Zellen zu vergleichen.

Unsere bisherigen Untersuchungen zeigen distinkte Umlagerungen von Heterochromatin während der normalen Differenzierung und nach maligner Transformierung. Die in normalen Zellen gefundene, mit der Gendichte korrelierte radiale Chromatinanordnung der Genomtopologie bleibt aber in Tumorzellen partiell erhalten. Aufbauend auf diesen Ergebnissen werden funktionelle Zusammenhänge der veränderten Heterochromatinanordnung mit tumorspezifischen Veränderungen der Genexpression untersucht. Neben einem Beitrag zur Grundlagenforschung wird geprüft, ob auf dieser Basis neue molekularpathologische Kriterien zur Differenzierung von Coloncarcinomen entwickelt werden können.

Kontakt:
PD Dr. Michael Speicher
Institut für Humangenetik
Klinikum rechts der Isar
Ismaninger Str.22, 81675 München
e-mail: speicher@humangenetik.med.tu-muenchen.de
Tel. 089 / 4140 6381
Fax: 089 / 4140 6382

Die Wilhelm Sander-Stiftung fördert dieses Forschungsprojekt mit über 250.000 €
Stiftungszweck der Stiftung ist die medizinische Forschung, insbesondere Projekte im Rahmen der Krebsbekämpfung. Seit Gründung der Stiftung wurden dabei insgesamt über 160 Mio. Euro für die Forschungsförderung in Deutschland und der Schweiz bewilligt. Die Stiftung geht aus dem Nachlass des gleichnamigen Unternehmers hervor, der 1973 verstorben ist.