"Lymphochip" unterscheidet genetisch Lymphome

"Lymphochip" unterscheidet genetisch Lymphome
"Lymphochip" unterscheidet genetisch Lymphome
Anonim

3. Februar 2000 - Durch die Anordnung von fast 18.000 Genen auf einem Glaschip etwa doppelt so groß wie eine Briefmarke und die Aufzeichnung der Expressionsmuster dieser Gene haben Forscher detaillierte molekulare Porträts einer Form von Lymphom erh alten.

Experimente zur Erstellung von Genexpressionsprofilen ergaben, dass es sich beim diffusen großzelligen B-Zell-Lymphom (DLBCL) tatsächlich um mindestens zwei unterschiedliche Krebsarten handelt.

Die Wissenschaftler glauben, dass ihre Errungenschaft – die etwa 1,8 Millionen systematische Messungen der Genexpression in normalen und bösartigen Zellen umfasste – die Diagnose und Behandlung dieser speziellen Lymphome verbessern wird.Und sie sagen, dass ihre Forschungsleistungen den Beginn einer neuen Ära signalisieren, in der solche Genexpressionsprofile zu einem leistungsstarken klinischen Werkzeug werden, um die detaillierte molekulare Natur von Krebs und anderen Krankheiten aufzudecken.

"Diese Arbeit zeigt, dass das molekulare Porträt eines Tumors, das wir aus der DNA-Microarray-Analyse erh alten, tatsächlich als ein viel klareres, detaillierteres Bild der Biologie des Tumors interpretiert werden kann und dass die neuen Dinge, die wir in diesem Bild sehen können wirklich einen Unterschied für den Patienten machen“, sagte Patrick O. Brown, ein Forscher des Howard Hughes Medical Institute (HHMI) an der Stanford University School of Medicine.

"Wir haben gezeigt, dass die Erstellung von Genexpressionsprofilen bei Krebserkrankungen neue Krankheiten aufdecken kann, die unterschiedliche klinische Ergebnisse haben", sagte Louis Staudt, leitender Forscher am National Cancer Institute. „Insbesondere fanden wir heraus, dass die häufigste Form des Non-Hodgkin-Lymphoms, das diffuse großzellige B-Zell-Lymphom, eigentlich zwei verschiedene Krankheiten sind, die mit herkömmlichen Diagnosemethoden in einen Topf geworfen wurden."

Die leitenden Autoren Brown und Staudt und ein Team von 30 Wissenschaftlern veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Ausgabe von Nature vom 3. Februar 2000. Die leitenden Co-Autoren des Nature-Artikels sind die ehemalige HHMI-NIH-Forschungswissenschaftlerin Ash Alizadeh von der Stanford University School of Medicine und Michael Eisen, der jetzt am Lawrence Berkeley National Laboratory ist.

In ihren Experimenten versuchten die Wissenschaftler, ein systematisches Profil des genetischen Skripts von DLBCL zu erstellen, einem aggressiven Krebs, bei dem sich B-Lymphozyten des Immunsystems unkontrolliert vermehren. Obwohl DLBCL traditionell als einzelne Krebsart klassifiziert wurde, zeigten Patienten, die an dieser Krankheit litten, unterschiedliche Reaktionen auf die Chemotherapie, was die Frage offen lässt, ob es sich bei der Krankheit um mehr als eine Krebsart handeln könnte. Während 40 Prozent der 25.000 Fälle, die jedes Jahr auftreten, gut auf die Behandlung ansprechen, erliegen die meisten Patienten schnell dem Krebs.

"Es ist eine Krankheit, die aufgrund der Heterogenität im klinischen Verh alten der Tumore seit langem als echte klinische Herausforderung gilt", sagte Brown.„Trotz großer Bemühungen konnten Pathologen jedoch keine diagnostischen Kriterien finden, die es ihnen ermöglichen würden, diese Krankheit in verschiedene Gruppen zu unterteilen, die klinische Ergebnisse zuverlässig vorhersagen.“

Um genetische Subtypen von DLBCL zu unterscheiden, haben die Forscher einen spezialisierten „Lymphochip“entwickelt, einen DNA-Mikroarray, der aus Genen besteht, die vorzugsweise in Lymphzellen exprimiert werden, sowie aus Genen, von denen bekannt ist oder vermutet wird, dass sie eine Rolle bei Krebs oder normalen Funktionen des Immunsystems spielen. Der Lymphochip enthielt fast 18.000 dieser Gene, angeordnet auf einem Glaschip, der etwa doppelt so groß wie eine Briefmarke ist.

Die Forscher konnten die Genaktivität in normalen und krebsartigen B-Zellen sehen, indem sie die Gentranskripte sammelten und mit einem fluoreszierenden Farbstoff markierten und den Lymphochip mit diesen fluoreszierend markierten Transkripten badeten. Anhand der Farbe und Intensität der Fluoreszenz jedes Gens bestimmten die Forscher das Aktivitätsniveau jedes Gens im Microarray.

Mathematische Analysen der riesigen Menge an Genaktivitätsdaten deuteten darauf hin, dass DLBCL tatsächlich mehr als ein Krebs sein könnte, da DLBCL-Proben große Unterschiede in den Expressionsmustern von Hunderten von Genen zeigten. Die Forscher stellten fest, dass einer der wichtigsten Wege, auf denen sich die Genexpressionsprogramme der Tumore veränderten, in der Expression einer großen Gruppe von Genen bestand, die normalerweise mit einem bestimmten Stadium in der Entwicklung normaler B-Zellen assoziiert sind.

"Die statistische Analyse dieser Daten zeigte jedoch auch das Vorhandensein von Tumorgruppen mit ähnlichen Genexpressionsmustern. Wir stellten fest, dass eine dieser Tumorgruppen eine große Gruppe von Genen exprimierte, die normalerweise in einem bestimmten Stadium in B Zellentwicklung, während die verbleibenden Tumore eine Reihe von Genen exprimierten, die für ein späteres Entwicklungsstadium charakteristisch sind", sagte Eisen.

Dies erregte die Aufmerksamkeit der Forscher, weil sie wussten, dass eine der wichtigsten Determinanten der Biologie einer Tumorzelle der normale Zelltyp ist, aus dem der Tumor entstanden ist, sagte Brown.Die Forscher stellten fest, dass DLBCL basierend auf der allgemeinen Ähnlichkeit des Tumors im Expressionsmuster von Genen, die an der Entwicklung und Aktivierung von B-Zellen beteiligt sind, in zwei verschiedene Klassen eingeteilt werden kann.

Die Forscher fanden auch heraus, dass sich diese analytische Unterscheidung in den klinischen Ergebnissen von Patienten mit DLBCL widerspiegelte. Diese Patienten mit Krebserkrankungen des zweiten genetischen Subtyps hatten tendenziell einen viel düstereren klinischen Verlauf und starben viel häufiger. "Patienten mit diesen beiden Krankheiten unterschieden sich signifikant im Langzeitüberleben nach Standard-Chemotherapie", sagte Staudt. „Diese Ergebnisse werden für Krebspatienten von praktischer Bedeutung sein, da das molekulare Profil der Krebszellen eines Patienten verwendet werden könnte, um Patienten zu der Therapie zu führen, die für sie am wahrscheinlichsten erfolgreich ist.“

Brown fügte hinzu, dass solche neuen molekularen Unterscheidungen zwischen Krebsarten wahrscheinlich gezieltere Behandlungen und bessere Einblicke in die grundlegende Tumorbiologie ermöglichen würden.

"Die Unterschiede, die wir sehen, liegen auf der Ebene der Moleküle und Regulationssysteme, die die Ziele gegenwärtiger und zukünftiger Krebsmedikamente sind", sagte er. "Sie dienen also nicht nur dazu, die Tumore besser zu klassifizieren, sondern schlagen auch Möglichkeiten vor, wie wir spezifische Behandlungen auf jeden einzelnen molekularen Krebstyp, den wir identifizieren können, zuschneiden können."

Brown betonte, dass im Fall von DLBCL die Genexpressionsprofilierung einer größeren Patientengruppe zusätzliche charakteristische Subtypen aufdecken könnte. Als Beweis führte er die Ergebnisse der Forscher an, dass es einigen Patienten in jeder Gruppe klinisch entweder besser oder schlechter ging als anderen, was auf das Vorhandensein noch unentdeckter Subtypen der Krankheit hindeutet.

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