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Epigenetik als Grundlage neuer Therapien
Präzise Diagnosen und wenig Nebenwirkungen bei der Behandlung sind das Ziel
Eigenschaften von Organismen werden nicht nur von den Genen bestimmt, sondern auch von epigenetischen Faktoren. Epigenetisch heißt auf oder über den Genen. Mit Hilfe von Enzymen, den Methyltransferasen, heften sich Methylgruppen an einzelne DNA-Abschnitte. Die dort befindlichen Erbinformationen sind dann ausgeschaltet. Das heißt, die Gene können nicht mehr gelesen werden. Diesen Vorgang nennt man Methylierung.
Dadurch lässt sich beispielsweise auch erklären, warum sich eineiige Zwillinge unterschiedlich entwickeln. Epigenetik-Forscher Frank Lyko sagt: "Methylierung ist eine kleine chemische Modifikation an den Bausteinen des Erbguts, durch die die vorhandenen Gene anders ausgeprägt werden. Zum Beispiel haben Nervenzelle und Muskelzelle in einem Organismus die gleiche genetische Information, aber die Nervenzelle hat eine andere Funktion als die Muskelzelle. Die Nervenzelle schaltet durch Methylierung die Bestandteile des Erbguts aus, die sie nicht benötigt. Das gleiche passiert in der Muskelzelle."

Am Krebsforschungszentrum in Heidelberg versucht man die DNA-Methylierung zu erforschen. Als Modellsysteme dienen Taufliegen oder Honigbienen. Bienen haben alle das gleiche Erbgut, aber nur die Larve, die mit Gelee Royal gefüttert wird, entwickelt sich zur Bienenkönigin. Dabei spielt offensichtlich der Futterstoff eine entscheidende Rolle, in dem er bestimmte Methylierungen hemmt. "Krebspatienten haben im Grunde zuviel Methylierung. Stellen im Erbgut methylieren, die normalerweise nicht methyliert werden", so Frank Lyko. "Dabei schalten sie auch die Wächtergene, die dafür sorgen, dass sich Zellen im Körper sehr kontrolliert und sehr selten teilen, ab. Dadurch kommt es zu einer ungehemmten Zellteilung, was sich klinisch in Form von Tumorwachstum zeigt."

Hochwirksame Medikamente gegen alle Krebsarten
Diese falschen Markierungen wurden inzwischen in jedem Krebstyp entdeckt. Sie werden auch Epimutation genannt. Im Unterschied zur Genmutation lassen sich diese Veränderungen jedoch rückgängig machen. Ziel der Krebsforschung ist nun die Entwicklung von Wirkstoffen, die die falsche Methylierung von Genen hemmen können. Einen solchen Hemmstoff enthält zum Beispiel das bei Blutkrebs verwendete Mittel Azacytidin. Die große Hoffnung dabei: Epigenetische Medikamente wären tendenziell gegen alle Krebstypen wirksam.

"Die epigenetische Therapie ist im Grunde eine Weiterentwicklung der Chemotherapie. Epigenetisch wirksame Medikamente, die zur Zeit in der Klinik verwendet werden, sind Chemotherapeutika, die zusätzlich noch eine epigenetische Wirkung entfalten", sagt Lyko. "Wir hätten aber gerne Medikamente, die nur eine epigenetische Wirkung entfalten, die Methylierung hemmen und Tumorzellen in normale Zellen umprogrammieren ohne dass sie die Zellen abtöten. Dadurch ließen sich die Nebenwirkungen stark reduzieren."

Komplettes Genom wird auf "Fehler" durchsucht
Doch die Epigenetik arbeitet nicht nur an einem neuen Therapiekonzept für Krebs, sie entwickelt auch ein neuartiges Diagnoseverfahren. In Zukunft will man das komplette Genom eines Patienten sequenzieren und nach falschen Methylierungen durchsuchen. Das soll eine sehr präzise Diagnose ermöglichen.

"Methylierungsmuster von Krebspatienten unterscheiden sich von denen gesunder Probanden und Methylierungsmuster von Leberkrebs sind anders als die von einem Hirntumor", so Lyko. "Wir können also auf Grund der Methylierungsmuster Tumore genau klassifizieren. Wir wissen, was für ein Tumor vorliegt, wie weit er fortgeschritten ist und welche Therapieoptionen es gibt. Wir können auch sehr viel genauer sagen, was für ein Gewebe betroffen ist." Allerdings wird es noch mindestens zehn Jahre dauern, bis Diagnoseverfahren und Therapeutika wirklich ausgereift sind und zur Anwendung kommen.

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