Der biomedizinische Ingenieur Professor Daniel Kim von der University of California in Santa Cruz sagte: „Jedes Jahr sterben weltweit Millionen von Menschen an Krebs. „Je früher man erkennt, dass jemand Krebs hat, desto wahrscheinlicher ist es, dass er durch Behandlung und Operation überlebt. „Es besteht ein dringender Bedarf, hochempfindliche und spezifische diagnostische Tests zu entwickeln, die eine Früherkennung von Krebs ermöglichen, bevor er sich auf andere Teile des Körpers ausgebreitet hat.“
In ihrer Studie analysierten Prof. Kim und seine Kollegen die Auswirkungen von Mutationen in KRAS, einem der am häufigsten mutierten Gene bei allen Krebsarten von der Lunge bis zur Bauchspeicheldrüse.
KRAS kodiert für ein Protein namens K-Ras, das Signale von außerhalb der Zellen an ihre Kerne weiterleitet – und sie anweist, zu wachsen, sich zu teilen, zu reifen oder zu differenzieren.
Da Wissenschaftler vermuten, dass Mutationen in KRAS ein erster Schritt sind, der zur Entstehung von Krebs führt, werden solche als wesentlich für das Verständnis und die Erkennung von Krebs in seinen frühesten Stadien angesehen.
Das Team konzentrierte sich auf die mit Lungenkrebs assoziierten KRAS-Mutationen, um ihre Auswirkungen auf die sogenannte RNA „dunkle Materie“ zu bestimmen, die RNA, die aus 75 Prozent des menschlichen Genoms produziert wird und nicht für Proteine kodiert, mit dem Ziel, Biomarker dafür zu finden Krebs.
Prof. Kim und seine Kollegen verwendeten Zellkulturmodelle, in denen mutiertes KRAS in nicht krebsartige Lungenzellen eingeführt wurde und sie in einen krebsartigen Zustand versetzte.
Die Forscher haben festgestellt, dass KRAS-Mutationen, die an Lungenkrebs beteiligt sind, auch sogenannte Interferon-stimulierte Gene aktivieren – ein Phänomen, das bei vielen Krebsarten beobachtet wird, dessen Ursache jedoch zuvor unklar war.
Sie fanden auch heraus, dass Mutationen in KRAS eine Klasse von Genen namens KRAB-Zinkfinger-Gene zum Schweigen bringen – etwas, bemerkte Prof. Kim, das noch nie zuvor im Zusammenhang mit Krebs aufgezeichnet wurde.
Wenn diese Gene abgeschaltet werden, erklärten die Forscher, führt dies dazu, dass bestimmte Arten von nichtkodierender RNA fehlerhaft aktiviert werden.
Darüber hinaus stammen viele dieser RNAs von sogenannten transponierbaren Elementen – sich wiederholende Einheiten, die zu Millionen im gesamten menschlichen Genom zu finden sind und die Fähigkeit haben, im Genom herumzuspringen und es zu verändern.
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Prof. Kim und seine Kollegen verwendeten Zellkulturmodelle, in denen mutiertes KRAS in nicht krebsartige Lungenzellen eingeführt wurde und sie in einen krebsartigen Zustand versetzte.
Die Forscher haben festgestellt, dass KRAS-Mutationen, die an Lungenkrebs beteiligt sind, auch sogenannte Interferon-stimulierte Gene aktivieren – ein Phänomen, das bei vielen Krebsarten beobachtet wird, dessen Ursache jedoch zuvor unklar war.
Sie fanden auch heraus, dass Mutationen in KRAS eine Klasse von Genen namens KRAB-Zinkfinger-Gene zum Schweigen bringen – etwas, bemerkte Prof. Kim, das noch nie zuvor im Zusammenhang mit Krebs aufgezeichnet wurde.
Wenn diese Gene abgeschaltet werden, erklärten die Forscher, führt dies dazu, dass bestimmte Arten von nichtkodierender RNA fehlerhaft aktiviert werden.
Darüber hinaus stammen viele dieser RNAs von sogenannten transponierbaren Elementen – sich wiederholende Einheiten, die zu Millionen im gesamten menschlichen Genom zu finden sind und die Fähigkeit haben, im Genom herumzuspringen und es zu verändern.
In mutierten KRAS-Zellen, so fand das Team, werden diese transponierbaren Element-RNAs nicht nur innerhalb mutierter KRAS-Zellen aktiviert, sondern sie werden auch außerhalb der Zellen transportiert.
Es ist bekannt, dass Krebszellen RNAs in den Blutkreislauf abgeben.
Angesichts dessen, sagten die Forscher, ist es möglich, dass die transponierbaren Element-RNAs als Signal für die krebsverursachende Mutante KRAS – und damit für das frühe Auftreten von Krebs – genutzt werden könnten, das im Blutkreislauf über RNA-Sequenzierung nachgewiesen werden könnte.
Ein Vorteil dieses „Flüssigbiopsie“-Ansatzes, erklärte Prof. Kim, besteht darin, dass es ein weitaus weniger invasiver Ansatz ist als eine herkömmliche Tumorgewebebiopsie.
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Nach Abschluss der ersten Studie versucht das Team nun, seine neuartigen Ergebnisse zu bestätigen, indem es Blutproben von Lungenkrebspatienten auf RNAs für transponierbare Elemente analysiert.
Prof. Kim sagte: „Jetzt, da wir die RNA-Signaturen dieses sehr frühen Krebsereignisses kennen, wird uns dies helfen, neue Methoden zur Krebsfrüherkennung zu entwickeln.
Dies, so schloss er, „wird hoffentlich dazu beitragen, in Zukunft vielen Menschen das Leben zu retten.“
Die vollständigen Ergebnisse der Studie wurden in der Zeitschrift Cell Reports veröffentlicht.