Ein „zellulärer Fingerabdruck“ könnte es Ärzten bald ermöglichen, vorherzusagen, wer einem Krebsrisiko ausgesetzt ist – bevor die verheerende Krankheit ausbricht.
Zu diesem Schluss kommen Forscher der Yale University, denen es gelungen ist, ein sogenanntes DNA-Methylierungssignal namens CellDRIFT zu isolieren, das sowohl mit Krebs als auch mit dem Altern in Zusammenhang steht.
DNA-Methylierung ist ein biologischer Prozess, bei dem der DNA Moleküle hinzugefügt werden, um die Transkription des genetischen Materials zu verhindern und so die Genexpression zu kontrollieren.
Das Team fand heraus, dass die CellDRIFT-Werte nicht nur in alternden und krebskranken Zellen höher sind, sondern auch in gesundem Gewebe von Krebspatienten.
Der Befund bestätigt, dass das Krebsrisiko mehr beinhaltet als nur Pech – wie bereits zuvor vermutet wurde – und kann möglicherweise das persönliche Risiko vor der Tumorentstehung aufdecken.
Die Studie wurde vom experimentellen Pathologen Dr. Christopher Minteer von der Yale University und seinen Kollegen durchgeführt.
Durch die Analyse von Gewebeproben fanden die Forscher heraus, dass CellDRIFT häufiger in alternden Geweben, Krebsgeweben und sogar normalen Geweben von Krebspatienten auftritt.
Dr. Minteer sagte: „Wir haben herausgefunden, dass wir das Alter nicht nur als Zahl quantifizieren können.“
Experten haben errechnet, dass das Krebsrisiko mit zunehmendem Alter steigt – im Alter zwischen 25 und 65 Jahren steigt die Wahrscheinlichkeit, an der Krankheit zu erkranken, um 4.000 Prozent.
Die neue Arbeit des Teams baut auf einigen früheren Studien auf. Die erste Studie, die 2015 in der Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht wurde, untersuchte den Zusammenhang zwischen dem Krebsrisiko und der Art des betroffenen Gewebes.
Das Team dieser Studie wollte insbesondere herausfinden, ob die höhere Krebsinzidenz durch die Geschwindigkeit, mit der sich Stammzellen in den betroffenen Geweben teilen, erklärt werden könnte.
Dr. Minteer erklärte: „Sie waren an der Idee interessiert, dass je länger wir leben, desto mehr Jahre müssen wir potenzielle ‚Unglücksereignisse‘ ansammeln, die im Laufe der Zeit zu einem Ergebnis führen könnten.“
Diese Vorstellung – die sich auf zufällige und daher schwer vorhersehbare Mutationen bezog, die das Krebsrisiko erhöhen – wurde unter Pathologen als „Pechhypothese“ bekannt.
Dr. Minteer und seine Kollegen in Yale vermuteten jedoch, dass das Krebsrisiko einer Person neben einfachem Pech noch andere Faktoren beinhaltet. Ihre neue Studie unterstützte diese Idee.
Um weitere Untersuchungen durchzuführen, begann das Team, messbare Umwelteinflüsse zu untersuchen, die das Krebsrisiko erhöhen könnten – einschließlich einer Studie im Jahr 2022 darüber, wie sich die DNA-Methylierung mit zunehmendem Alter verändert.
Aufbauend auf dieser Arbeit untersuchten sie in ihrer jüngsten Untersuchung, wie wir diese epigenetischen Veränderungen modellieren könnten.
Zu diesem Zweck kultivierten Dr. Minteer und seine Kollegen Zellen aus dem Gehirn, sogenannte Astrozyten, die den Hauptbestandteil unseres Zentralnervensystems darstellen.
Anschließend veränderten die Forscher einige dieser Zellen, indem sie ein Gen namens humane Telomerase-Reverse-Transkriptase – kurz hTERT – induzierten.
hTERT bewirkt, dass Zellen im Wesentlichen unsterblich werden, indem die Schutzkappen am Ende der Chromosomen verlängert werden, sodass sich alternde Zellen unbegrenzt weiter teilen können, ähnlich wie das unkontrollierte Wachstum von Tumorzellen bei Krebs.
Über einen Zeitraum von drei Monaten entnahm das Team Zellproben aus ihren Kulturen und extrahierte die DNA der Zelle zur Analyse.
Dr. Minteer sagte: „Wir konnten zeigen, dass wir ein Signal isolieren können, das mit dem Altern zusammenhängt und bekanntermaßen auch bei Krebs wichtig ist.“ Dieses Signal war CellDRIFT.
Als nächstes wandte sich das Team klinischen Geweben zu – der Brust, des Dickdarms, der Lunge, der Bauchspeicheldrüse und der Schilddrüse – und zeigte, dass Krebsgewebe ein größeres CellDRIFT-Signal aufweisen als vergleichbare Gewebe von gesunden Patienten.
Die Forscher konzentrierten sich auf eine Gruppe von Patientinnen mit Brustkrebs und stellten fest, dass CellDRIFT positiv mit schlechteren Gesundheitsergebnissen korreliert, was bedeutet, dass das DNA-Methylierungssignal verwendet werden könnte, um vorherzusagen, wie aggressiv ein Krebs ist.
Darüber hinaus stellte das Team jedoch auch fest, dass die CellDRIFT-Signale in gesunden Gewebeproben größer sind, die mehr als einen Zoll von den Tumoren des Patienten entfernt entnommen wurden.
Dr. Minteer kam zu dem Schluss: „Das gibt uns Hoffnung, dass wir vielleicht vor dem Auftreten einer Erkrankung ein gewisses Risikoniveau bestimmen können.“
Die vollständigen Ergebnisse der Studie wurden in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht.