Kontrollieren, was Krebszellen steuert

Wien. "Die Epigenetik ist die Zugangskontrolle für das Genom", erklärt der Wiener Bio-Infomatiker Christoph Bock. In dieser Erkenntnis könnte der Schlüssel für ein neues Verständnis für die Entstehung und Therapie von Krebs liegen: Ob Zellen Krebs entwickeln können oder nicht, hängt unter anderem von ihrer Regulation durch das Epigenom ab.

Wie diese Steuerung funktioniert, ist noch nicht vollständig geklärt. Gelingt dies, könnte es möglich sein, Krebs gezielter und sanfter zu therapieren, als dies derzeit möglich ist. Christoph Bock stellte seine Forschung zu epigenetischen Biomarkern vor wenigen Tagen beim Biomarker-Symposium des Austrian Institute of Technology (AIT) in Wien vor.

Das sogenannte Epigenom steuert über die Aktivierung und Deaktivierung von Genen, wie sich Körperzellen entwickeln. Es ist ebenso wie das Genom bei jedem Menschen individuell, aber es ist - anders als die genetische Ausstattung - veränderbar. Das noch junge Forschungsfeld der Epigenetik widmet sich der Frage, wie das Epigenom nun die Zellentwicklung steuert.

Analyse der Regulation

Christoph Bock versucht, die epigenetische Regulation bei Krebs zu analysieren. Er leitet das Labor für Medizinische Epigenomik am CeMM, dem Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften. Das Labor kombiniert molekularbiologische und mathematische Methoden bei der Erforschung des Epigenoms.

Epigenetische Mechanismen sitzen buchstäblich an den Schaltstellen jeder einzelnen Körperzelle. Die Chemie des Epigenoms steuert die Zellentwicklung, indem sie Gene entweder aktiviert oder deaktiviert. Dieser Prozess ermöglicht, dass sich die Zelle in Anpassung an ihre Aufgabe und ihre Umwelt richtig entwickelt, und steuert auch ihre Lebensdauer. So sorgt die Epigenetik zum Beispiel dafür, dass eine Immunzelle wandern kann, eine Herzzelle aber nicht. Körperzellen wissen im Grunde nur aufgrund des Epigenoms, was sie zu tun haben und was nicht. Die epigenetischen Mechanismen können nun vor Krebs schützen, indem sie zum Beispiel die entsprechenden Gene blockieren. Defekte im Epigenom können aber auch dazu führen, dass Tumore entstehen: "Defekte im Epigenom bewirken, dass einige Zellen einen unbegrenzten Wachstumspfad einschlagen - auf Kosten anderer Zellen", erklärt Christoph Bock.

Chemische Mechanismen

Die epigenetische Forschung macht sich nun die Veränderbarkeit des Epigenoms zunutze, um Ansatzpunkte für epigenetische Krebstherapien und -medikamente zu entwickeln. So weit die Forschung es bisher verstanden hat, verfügt das Epigenom über fünf verschiedene Mechanismen, um die Entwicklung von Körperzellen zu steuern: Der in Bezug auf Krebs am besten untersuchte Mechanismus ist die so genannte DNA-Methylierung. Dieser chemische Mechanismus ist repressiv. Das heißt, er bewirkt, dass bestimmte Gene unterdrückt werden. Sie werden somit durch die Methylierung stillgelegt. Die Gene selbst werden durch diesen epigenetischen Vorgang aber nicht verändert. Die Informationen der DNA können lediglich nicht mehr in Proteine übersetzt werden.

DNA-Methylierung bildet in den Zellen charakteristische Muster. Diese Muster eignen sich wie ein Blutbild oder eine Röntgenaufnahme deshalb als sogenannte Biomarker für bestimmte Zustände in einer Zelle.

Das kann im Kampf gegen Krebs helfen: Mit dem St. Anna Kinderspital sucht das CeMM beispielsweise derzeit nach der charakteristischen DNA-Methylierung bei einem Knochenkrebs, dem Ewing-Sarkom. Bock hofft, dass epigenetische Biomarker Chemotherapien einmal verbessern: "Man programmiert die Zelle zurück, statt alle Tumore töten zu müssen."