Tumorwachstum unter dem Mikroskop

Bislang herrschte bei den Forschern Unklarheit über die molekularen Mechanismen im Hinblick auf die genetische Instabilität, die durch ionisierende Strahlung verursacht wird. Mit Hilfe der modernen Genetik wurden in einem von der EU finanzierten Projekt deshalb eingehend die Chromosomveränderungen untersucht, die mit einer durch ionisierende Strahlung induzierten Malignität einhergehen.

Den Wissenschaftlern sind die malignen Auswirkungen ionisierender Strahlung seit Jahren bekannt, doch über die dynamischen molekularen Vorgänge während des Tumorwachstums herrschte weitgehend Unklarheit. Seitdem die moderne Genetik Einzug in die Wissenschaft gehalten hat, gestattet die Züchtung menschlicher Zellkulturen aus unterschiedlichen Geweben eine Analyse der einzelnen genetischen Phasen der Tumorentwicklung, die durch ionisierende Strahlung hervorgerufen wird.

Unter Nutzung dieser neuartigen Möglichkeit entstand in diesem Projekt eine detaillierte Beschreibung der molekularen Mechanismen im Zusammenhang mit der Herkunft einer durch Strahlung induzierten genetischen Instabilität. Im Zuge der Forschungsarbeiten wurden Kulturen von menschlichen Zellen verwendet, die aus klinisch relevanten Geweben wie etwa der menschlichen Brust stammten. Diese Clones weisen normale Chromosomen und bestimmte Wachstumseigenschaften auf und wurden wiederum als Zielsysteme für eine maligne Transformation durch ionisierende Strahlung verwendet.

Konkret wurden der Zusammenhang zwischen Chromosom-Instabilitäten und Modifikationen der Telomer-Dynamik sowie die Rolle der Telomerase beim Tumorwachstum studiert. Bei der Telomerase handelt es sich um ein DNS-Enzym, das normalerweise auf die Chromosomenden (Telomere) wirkt und während der Entwicklung der meisten menschlichen Krebsarten aktiviert werden kann. Ein hoch spezifisches Gen, das die Kodierung der katalytischen Untereinheit der Telomerase steuert, ermöglichte die Analyse des Prozesses der malignen Konversion menschlicher Zellen.

Nützliche Daten wurden auch zur Rolle gefunden, die die Telomerase-Aktivierung beim Fortschreiten von Krebserkrankungen sowohl in vitro (also in Zellkulturen) als auch in vivo (bei genetisch manipulierten Hamstern) spielt. Wie die Studie zeigte, verursachen Telomerveränderungen eine Chromosom-Instabilität, eine Genamplifikation über einen Bruch-/Fusions-/Überbrückungszyklus sowie Chromosom-Unausgewogenheiten wie etwa zusätzliche oder fehlende Chromosomarme. Diese mutagenen Effekte wurden sowohl in Epithel- als auch in durch Strahlung induzierten Tumoren beobachtet.

Das Projekt lieferte ein besseres Verständnis für die Bedeutung der Telomere und der Telomerase-Aktivierung bei der Tumorentwicklung. Das bessere Verständnis dieser biomolekularen Mechanismen könnte letztlich zu einer Senkung der Häufigkeit von Krebserkrankungen aufgrund ionisierender Strahlung führen. Darüber hinaus können die Erkenntnisse aus dem Projekt maßgeblich zur Entwicklung neuer Tests zum Nachweis von Zellen beitragen, die in Tumoren zirkulieren.

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