Epigenetik: Zusammenbruch von „Schutzmechanismen“ kann die Entstehung von Lungenkrebs antreiben

Der Verlust zweier wichtiger „Schutz“-Proteine löst epigenetische Veränderungen aus, die gesunde Lungenzellen in kanzeröse umwandeln. Das berichten Wissenschaftler des Van Andel Institute (VAI) in den USA in einer neuen Studie.

Die in „Cancer Research“ veröffentlichten Ergebnisse gehören nach Angaben der Forschenden zu den ersten, die einen vollständig epigenetischen Ursprung von Krebszellen belegen, und könnten Auswirkungen auf zukünftige Krebsbehandlungs- und Präventionsstrategien haben. „Unsere Ergebnisse werfen ein neues Licht auf die Bedeutung der Epigenetik bei der Krebsentstehung“, formuliert Dr. Gerd Pfeifer, Professor und leitender Studienautor. „Theoretisch ist es bei der Krebsbehandlung einfacher, die Epigenetik als die Genetik ins Visier zu nehmen, was neue Möglichkeiten für die therapeutische Entwicklung eröffnet.“

Krebserkrankungen entstehen größtenteils durch Mutationen in der DNA-Sequenz, die die für eine normale Funktion erforderlichen genetischen Anweisungen stören. Die daraus resultierenden Fehler führen dazu, dass bösartige Zellen gedeihen und sich ausbreiten, gesunde Zellen verdrängen und Krankheiten verursachen. Seit den 1980er-Jahren haben Wissenschaftler jedoch die Rolle eines anderen entscheidenden Regulierungssystems bei der Krebsentstehung erkannt: der Epigenetik.

Epigenetische Mechanismen bestimmen, ob Gene „ein-“ oder „ausgeschaltet“ sind, indem sie chemische Markierungen – Methylgruppen – hinzufügen oder entfernen. Eine falsche Methylierung richtet verheerende Folgen an, da Gene zur falschen Zeit aktiviert oder stummgeschaltet werden. Beispielsweise kann ein Gen, das den Zelltod reguliert, fälschlicherweise ausgeschaltet werden, sodass sich Krebszellen unkontrolliert vermehren können. Obwohl epigenetische Mechanismen inzwischen als zentrale Akteure bei Krebs erkannt werden, ist die genaue Funktionsweise dieser Prozesse weiterhin unklar.

Um Antworten zu finden, konzentrierten sich Pfeifer und seine Kollegen auf zwei Proteine, die mehr als 4000 Gene vor falscher Methylierung schützen: TET und RYBP. Die an Labormodellen von Lungenkrebs durchgeführten Forschungsarbeiten ergaben, dass der Verlust von TET oder RYBP allein nur minimale bis mäßige Auswirkungen hat. Der Verlust beider zusammen führt jedoch zu einer weitverbreiteten aberranten Methylierung – und in der Folge zu Krebs.

Die Ergebnisse der Studie legen nahe, dass die Kombination von RYBP und TET für die Aufrechterhaltung einer normalen Funktion von entscheidender Bedeutung ist. RYBP trägt zur Aufrechterhaltung eines massiven Proteinkomplexes namens PRC1 bei, der Tausende von Genen vor Methylierung schützt. TET-Proteine schützen das Genom, indem sie die Methylierung entfernen, wenn sie nicht angebracht ist. Wenn diese Schutzmechanismen gleichzeitig zusammenbrechen, gerät die Methylierung außer Kontrolle.

Pfeifer plant, diesen Prozess in Zukunft auch bei anderen Krebsarten zu untersuchen, um zu untersuchen, ob es sich um ein Phänomen handelt, das auf Lungenzellen beschränkt ist, oder ob es eine breitere Anwendbarkeit hat. Wenn der kombinierte Verlust von RYBP und TET in anderen Zelltypen zum gleichen Ergebnis führt, könnte dies weitreichende Auswirkungen auf unser Verständnis von Krebs und die Entwicklung neuer Therapien haben.