Crispr: Gen-Schere wandelt Krebszellen in gesunde Muskeln um
Die Gen-Schere Crispr gilt für viele als eine mögliche Revolution in der Medizin. Crispr ist jener Weg, mit dem sich DNA-Stränge exakt zerschneiden lassen, um Teile des Erbguts zu ersetzen – und hat damit Genmanipulationen einfach und günstig gemacht. Verschiedene Versuche haben bereits beeindruckende Ergebnisse geliefert. Nun war es in einer neuen Studie möglich, Skelettmuskel-Krebszellen daran zu hindern, ein bestimmtes Protein zu produzieren, sodass sie sich in gesunde Muskelzellen verwandelten, berichtet Live Science.
Crispr/Cas9: Die Gen-Schere bahnt sich ihren Weg in den Medizin-Mainstream
Behandlung für Krebserkrankung RMS
Wissenschaftler:innen des Cold Spring Harbor Laboratory in den USA haben mithilfe der Crispr-Genveränderungstechnologie Krebszellen in gesundes Muskelgewebe umgewandelt. Sie hoffen, dass auf der Grundlage dieses Experiments neue Krebsbehandlungen entwickelt werden können. Die Forschenden fanden heraus, dass die Ausschaltung eines bestimmten Proteinkomplexes in Zellen des Rhabdomyosarkoms (RMS) – einer seltenen Krebserkrankung des Skelettmuskelgewebes, die hauptsächlich Kinder unter 10 Jahren betrifft – im Labor dazu führt, dass sich die Tumorzellen in gesunde Muskelzellen verwandeln.
Obwohl die Forschung noch in den Kinderschuhen steckt, hat man diesen Prozess der „Rückverwandlung“ von Krebszellen in gesunde Zellen bereits bei anderen Krebsarten wie Knochen- und Blutkrebs getestet. Allgemein ist dieser Prozess als Differenzierungstherapie bekannt. Zur Behandlung der letztgenannten Krankheit hat die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) vier Medikamente zugelassen, die im Allgemeinen durch Hemmung eines bestimmten Proteins in den Krebszellen wirken.
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Differenzierung als Schlüssel für Kampf gegen Krebs
Der in der neuen Studie entdeckte Proteinkomplex könnte als Ziel für eine solche Therapie dienen. Bei weiterer Entwicklung könnte er eine vielversprechende neue Behandlungsoption für Patienten mit RMS sein, das normalerweise mit Operation, Bestrahlung und Chemotherapie behandelt wird. „Mit dieser Technologie kann man jeden Krebs nehmen und nach Möglichkeiten suchen, ihn zur Differenzierung zu bringen“, oder ihn dazu zu bringen, sich nicht mehr unkontrolliert zu vermehren und sich in normale, nicht krebsartige Zellen zu verwandeln, so Christopher Vakoc, Professor am Cold Spring Harbor Laboratory.
Differenzierung ist ein Prozess, bei dem sich Stammzellen teilen und die verschiedenen Zelltypen im Körper bilden. Dazu gehören beispielsweise Muskel- oder Fettzellen, die jeweils ein einzigartiges Muster der Genexpression aufweisen, das sie in die Lage versetzt, bestimmte Funktionen auszuführen. Bei RMS haben die Patient:innen jedoch genetische Mutationen, die bewirken, dass ihre Zellen ein bestimmtes Protein namens PAX3-FOXO1 bilden, das die Differenzierung in Skelettmuskelzellen verhindert. Anstatt sich also in Muskeln zu verwandeln, bilden die Zellen eine Masse von Krebsgewebe.
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Crispr kann bestimmte Gene „ausschalten“
In der neuen Studie setzten die Forscher:innen Crispr ein, um verschiedene Gene zu deaktivieren oder „auszuschalten“, um herauszufinden, welche Gene Proteine bilden, die mit PAX3-FOXO1 zusammenarbeiten. Dadurch wollten sie die Differenzierung von RMS-Zellen verhindern. Ihre Analyse ergab, dass sich die RMS-Zellen, wenn sie die Fähigkeit verlieren, den Nuklearfaktor Y (NF-Y) zu bilden – ein Protein, das die Genexpression reguliert -, stattdessen in Muskelzellen differenzieren. Wenn PAX3-FOXO1 direkt ausgeschaltet wird, hat dies die gleiche Wirkung.
„Der Tumor verliert alle Krebsattribute. Sie wandeln sich von einer Zelle, die nur mehr von sich selbst herstellen will, zu Zellen, die sich der Kontraktion widmen“, so Vakoc. Obwohl die Deaktivierung von PAX3-FOXO1 und NF-Y ähnliche Auswirkungen hat, fanden die Forschenden heraus, dass die Proteine nicht physisch miteinander interagieren. Stattdessen schaltet NF-Y in RMS-Zellen die Gene ein, die zur Herstellung von PAX3-FOXO1 nötig sind, indem es an eine bestimmte DNA-Sequenz bindet. Durch die Blockierung von NF-Y blockierten die Forschenden also auch die Produktion von PAX3-FOXO1.
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Technologie noch nicht für Praxis bereit
Die Ergebnisse sind noch weit davon entfernt, in einer Behandlung für RMS zu dienen. Es befinden sich jedoch bereits Medikamente in Entwicklung, die NF-Y hemmen, einschließlich solcher, die die Bildung des Proteinkomplexes oder die Bindung an die DNA verhindern. Eine Hürde, die es zu überwinden gilt, sei die Tatsache, dass NF-Y auch wichtige Prozesse in gesunden Zellen reguliert, wie den Stoffwechsel und den Zellzyklus, die Reihe von Schritten, die Zellen bei ihrem Wachstum und ihrer Teilung durchlaufen.
Vakoc und sein Team stellen jedoch die Hypothese auf, dass es, da RMS-Zellen „sehr empfindlich“ auf Veränderungen der PAX3-FOXO1-Expression reagieren, ein „Zeitfenster“ geben könnte, in dem ein Medikament NF-Y lange genug hemmt, damit sich RMS-Zellen differenzieren können. Es soll so möglich sein, Schäden für gesundes Gewebe zu vermeiden. Um zu bestätigen, dass dies eine praktikable Behandlungsstrategie ist, seien weitere Forschungsarbeiten erforderlich.
