Die neuesten Forschungen im Bereich der DNA-Reparatur bringen revolutionäre Erkenntnisse, die die Krebsbehandlung verbessern könnten, insbesondere in Fällen von kolorektalem Krebs, der weltweit die zweithäufigste Todesursache durch Krebs ist. Wissenschaftler von angesehenen Institutionen wie der University of Oxford und der Nanyang Technological University in Singapur haben einen entscheidenden Mechanismus zur Reparatur von beschädigter DNA entdeckt, einen Prozess, der als Nukleophagie bekannt ist und erhebliches Potenzial zur Verbesserung der Ergebnisse der Chemotherapie bei Krebspatienten hat.

DNA-Schäden können durch zahlreiche Faktoren verursacht werden, darunter UV-Strahlung, Umweltchemikalien und natürliche biologische Prozesse. Klassische DNA-Reparaturmechanismen konzentrieren sich auf die Reparatur innerhalb des Zellkerns und der Mitochondrien, wo das genetische Material gespeichert ist. Neueste Entdeckungen zeigen jedoch, dass beschädigte DNA über den Prozess der Nukleophagie aus dem Kern entfernt werden kann. Dieser Prozess ermöglicht die Eliminierung beschädigter DNA-Fragmente über zelluläre Abfallentsorgungssysteme, wodurch die Integrität des Genoms bewahrt und die Lebensdauer der Zellen verlängert wird.

Ein neuer Reparaturweg: Nukleophagie und die Rolle des Proteins TEX264

Der Hauptakteur in diesem Prozess ist das Protein TEX264, das DNA-Schäden erkennt und sie zu den zellulären Organellen leitet, die für den Abbau verantwortlich sind – den Lysosomen. TEX264 erleichtert die Entfernung beschädigter DNA-Fragmente, was für das Überleben von Zellen unter Chemotherapiedruck entscheidend ist. Dieser Mechanismus stellt sicher, dass DNA-Schäden entfernt werden, bevor sie Mutationen verursachen, die zur Tumorbildung führen könnten.

Studien haben gezeigt, dass Patienten mit erhöhten Mengen des Proteins TEX264 bessere Therapieergebnisse aufweisen, insbesondere bei der Behandlung von kolorektalem Krebs mit Chemotherapie, die Topoisomerase-I-Hemmer wie die FOLFIRI-Therapie beinhaltet. Diese Erkenntnisse ermöglichen es, die Wirksamkeit der Therapie basierend auf den Mengen dieses Proteins in Tumorzellen vorherzusagen, und eröffnen den Weg für genauere therapeutische Ansätze. Wissenschaftler glauben, dass die gezielte Beeinflussung dieses Proteins Tumorzellen schwächen und die Behandlungsergebnisse verbessern könnte.

Zebrafische: ein Schlüsselmodell zur Untersuchung zellulärer Prozesse

In Studien mit Zebrafischen, Organismen, deren Genom dem menschlichen bemerkenswert ähnlich ist, konnten Wissenschaftler zeigen, wie die Inaktivierung des Proteins TEX264 zur Ansammlung von DNA-Schäden führt. Dieses Modell ermöglicht die Verfolgung zellulärer Prozesse in Echtzeit, und dank transparenter Embryonen und externer Befruchtung können Forscher leicht beobachten, wie Zellen auf DNA-Schäden reagieren. Zebrafische bieten ein einfaches und effektives Modell zur Untersuchung der Mechanismen von DNA-Schäden und deren Auswirkungen auf die Krankheitsentwicklung.

Diese Zebrafische wurden in Kombination mit fortschrittlichen Techniken wie biochemischer Analyse, Massenspektrometrie und Bioinformatik verwendet, um genau zu bestimmen, wie TEX264 an der DNA-Reparatur beteiligt ist. Forscher haben auch Gewebeproben von Patienten mit kolorektalem Krebs verwendet, um die Ergebnisse von Zebrafisch-Studien zu validieren, und zeigen, dass dieser Prozess entscheidend für die Aufrechterhaltung der Genomstabilität im Kontext von Therapien ist.

Wesentliche Implikationen für zukünftige Behandlungen

Eine der wichtigsten Entdeckungen ist die Möglichkeit, TEX264 als Strategie zur Verbesserung der Chemotherapie zu blockieren. Die Kombination von Hemmstoffen dieses Proteins mit bestehenden Medikamenten könnte Tumorzellen weiter schwächen und verhindern, dass sie DNA-Schäden reparieren, wodurch die Wirksamkeit der Therapie erhöht wird. Diese Entdeckung öffnet nicht nur die Türen zu neuen Ansätzen für die Behandlung von kolorektalem Krebs, sondern könnte auch auf andere Tumorarten ausgeweitet werden, einschließlich Bauchspeicheldrüsen-, Eierstock-, Brust- und Lungenkrebs.

Die Forschungsergebnisse stellen einen entscheidenden Fortschritt im Verständnis dar, wie Zellen die Integrität der DNA unter Therapiedruck aufrechterhalten, und bieten Hoffnung für Patienten, deren Krebs eine Resistenz gegenüber Standardbehandlungen zeigt. Zukünftige Studien werden sich darauf konzentrieren, die Rolle der Nukleophagie bei der Reaktion auf Chemotherapeutika weiter zu untersuchen, mit dem Ziel, diese Ergebnisse im Kontext anderer Krebsarten zu bestätigen.

Laborforschung und fortschrittliche Technologien

Am Institut Ruđer Bošković haben Forscher ein erstklassiges Labor zur Untersuchung von Zebrafischen eingerichtet und nutzen fortschrittliche Technologien wie das CRISPR-Cas-System zur genetischen Manipulation. Dies ermöglicht die Schaffung neuer Zebrafisch-Stämme, die für die Erforschung menschlicher Krankheiten entscheidend sind. Zebrafische entsprechen auch den Richtlinien der EU-Kommission für die Verwendung von Tiermodellen in wissenschaftlichen Untersuchungen, wodurch die Abhängigkeit von komplexeren Modellen wie Nagetieren reduziert wird. Dieses Modell bietet unschätzbare Unterstützung in der biomedizinischen Forschung, insbesondere bei Krankheiten wie Krebs, neurodegenerativen Erkrankungen und Herzerkrankungen.

Das Potenzial zur Nutzung von Zebrafischen in Laboratorien weltweit unterstreicht ihren Wert in der modernen Medizin. Wissenschaftler weltweit erkennen zunehmend die Bedeutung dieses Modells, was auf eine breitere Anwendung der bereits entwickelten Forschungstechniken in Laboren wie dem Institut Ruđer Bošković hinweist.

Quelle: Institut Ruđer Bošković