Genetische „Signatur“könnte erklären, warum sich tödlicher Hautkrebs ausbreitet

Genetische „Signatur“könnte erklären, warum sich tödlicher Hautkrebs ausbreitet
Genetische „Signatur“könnte erklären, warum sich tödlicher Hautkrebs ausbreitet
Anonim

Ein internationales Team unter der Leitung von Wissenschaftlern des National Human Genome Research Institute (NHGRI) der National Institutes of He alth (NIH) hat eine genetische „Signatur“entdeckt, die helfen könnte, zu erklären, wie bösartige Melanome, eine tödliche Form der Haut, entstehen Krebs, kann sich auf andere Teile des Körpers ausbreiten.

Wissenschaftler aus 11 Laboratorien in den Vereinigten Staaten, Australien und Israel nahmen an der Studie teil, die in der Nature-Ausgabe vom 3. August erscheint. Es ist eine der ersten groß angelegten Studien zur Krebsgenetik, die durch die Fülle an Informationen ermöglicht wurde, die durch das internationale Human Genome Project generiert wurden.

Die in Nature berichteten Forschungsergebnisse helfen dabei, die Mechanismen zu erklären, die der Metastasierung oder Ausbreitung von Melanomen zugrunde liegen. Und es könnte letztendlich den Weg zu einer besseren Diagnose und Behandlung dieser zunehmend verbreiteten und oft tödlichen Krankheit weisen.

"Wir wissen seit Jahrzehnten, dass das Melanom bei einigen Patienten weniger aggressiv und bei anderen aggressiver ist, aber wir wissen nicht warum", sagte NHGRI Senior Investigator Dr. Jeffrey Trent, der das Forschungsteam leitete. „Unsere Studie liefert Hinweise auf die Biologie des Melanoms, die ein neues Fenster zu dieser schrecklichen Krankheit öffnen.“

"Obwohl das Melanom eine sehr unterschiedliche Krankheit ist, haben die Menschen es als kontinuierliches Spektrum betrachtet", fügte NHGRI-Wissenschaftler Dr. Michael Bittner hinzu, einer der Hauptautoren des Nature-Artikels. "Bis jetzt gab es keine diskreten Untergruppen, die in Populationen von Menschen mit Melanomen identifiziert werden konnten."

Unter Verwendung einer neuartigen genetischen Analysetechnologie namens Genexpressionsprofilierung konnten die Forscher eine genetische Signatur oder eine Reihe von Unterschieden in Genen finden, die zum ersten Mal Patienten mit fortgeschrittenem Melanom in Untergruppen einteilten.

Genexpressionsprofile wurden bereits verwendet, um Untergruppen von Lymphomen und Leukämien zu identifizieren. Eine solche Klassifizierung von Krebs auf molekularer Ebene bietet die Möglichkeit, die Prognose des Tumors eines bestimmten Patienten basierend auf seiner genetischen Ausstattung genauer zu bestimmen. Es bietet auch die Hoffnung, Therapien auf den Einzelnen zuzuschneiden, erklärte Dr. Trent.

"Indem Sie erfahren, was den Tumor jedes Patienten wachsen lässt, was dazu führt, dass er sich ausbreitet oder nicht ausbreitet, können Sie hoffentlich Therapien auf den einzelnen Patienten zuschneiden, anstatt einen einheitlichen Ansatz zu verwenden", fügte er hinzu NHGRI Senior Investigator Dr. Paul Meltzer, der andere Hauptautor des Nature-Artikels.

Genexpressionsprofiling verwendet Geräte, die als DNA-Mikroarrays bezeichnet werden, kleine Glasplättchen, die winzige Mengen von Tausenden bekannter Gene enth alten. Diese Gen-"Chips" können dann schnell erkennen, welche dieser Gene in einer einzelnen Probe von Krebsgewebe, die dem Körper oder aus im Labor gezüchteten Krebszellen entnommen wurde, exprimiert oder aktiviert werden.

In dieser neuesten Studie wurden fast eine halbe Million Messungen an fast 7.000 verschiedenen Genen in Melanomtumoren von 40 Patienten durchgeführt. Computer mit ausgeklügelter statistischer Software wurden dann verwendet, um die Daten von den Chips zu analysieren, um versteckte Muster in der Genexpression in den Tumorproben zu finden. Es wurde festgestellt, dass neunzehn Krebsarten in der Genexpression sehr ähnlich sind und sich von den übrigen Tumoren in der Expression von ungefähr 500 Genen unterscheiden. Laut der Krankengeschichte waren Tumore in diesem Cluster tendenziell weniger aggressiv, was darauf hindeutet, dass sie weniger schnell metastasierten.

"Mit dieser Technologie konnten wir diese diskrete Teilmenge sehen, die die Existenz dieser Gruppe in den Fokus rückte, von der wir vorher nichts wussten", sagte Dr. Meltzer. "Wir konnten die Gene sehen, die in dieser Gruppe entweder an- oder ausgesch altet waren."

In einem verwandten Experiment versuchten die Forscher dann, die Unterschiede in der Genexpression zu bestimmen, die mit Unterschieden im biologischen Verh alten von im Labor gezüchteten menschlichen Melanomzellen zusammenhängen.Einige dieser Krebszellen hatten eine viel größere Invasivität oder die Fähigkeit, sich durch Schichten anderer Zellen zu bewegen – ein Prozess, der mit der Ausbreitung von Krebs zusammenhängt. Darüber hinaus hatten einige dieser sich schnell bewegenden Zellen eine größere Fähigkeit, die Art von schnurähnlichen Strukturen zu bilden, die den Blutgefäßen ähneln, die notwendig sind, um Tumore während ihres Wachstums zu versorgen.

"Dieses Papier ist ein bemerkenswertes Beispiel für die Leistungsfähigkeit von Genexpressionsprofilen", kommentierte Dr. Bert Vogelstein, Professor für Onkologie an den Johns Hopkins Medical Institutions und Forscher am Howard Hughes Medical Institute. „Die Ergebnisse bieten nicht nur faszinierende Einblicke in die Biologie, sondern liefern auch Informationen, die für die Behandlung von Melanompatienten nützlich sein sollten.“

Für NHGRI-Direktor Dr. Francis Collins sind die Forschungsergebnisse ein weiteres Beispiel für den Wert des Engagements des Humangenomprojekts, den entschlüsselten humangenetischen Code Wissenschaftlern kostenlos und ohne Einschränkungen sofort zur Verfügung zu stellen, so wie es das menschliche Genom ist sequenziert.

"Unser Ziel ist es, qualitativ hochwertige Informationen über den genetischen Code des Menschen bereitzustellen, damit Wissenschaftler sie jetzt nutzen können, um die Diagnose, Prävention und Behandlung von Krankheiten zu verbessern", fügte er hinzu.

Bösartige Erkrankungen der Haut sind die häufigsten Krebsarten beim Menschen, und das Melanom ist die schwerste Form von Hautkrebs. In vielen Teilen der Welt steigen die Melanomraten schneller als bei jeder anderen Krebsart. Experten glauben, dass ein Großteil dieses Anstiegs auf die stärkere Exposition der Menschen gegenüber der ultravioletten Strahlung der Sonne zurückzuführen ist, die zu Rechtschreibfehlern in der DNA und infolgedessen zu Schäden an Hautzellen führen kann.

Für den Co-Autor der Studie, Dr. Nicholas Hayward, einen Krebsgenetiker am Queensland Institute of Medical Research, ist der Trend besonders besorgniserregend. Im nordaustralischen Bundesstaat Queensland entwickeln schätzungsweise 1 von 13 Männern und 1 von 17 Frauen im Laufe ihres Lebens ein Melanom.

"Die Hauptbedeutung dieser Arbeit liegt darin, dass es Untergruppen von Melanomen zu geben scheint, die sich biologisch anders verh alten", sagte Hayward."Diese Unterschiede können darauf hinweisen, welche Signalwege beteiligt sind, die wir für eine therapeutische Intervention anvisieren müssten."

Für Dr. Vernon Sondak, außerordentlicher Professor für Chirurgie an der University of Michigan in Ann Arbor und ein weiterer Autor des Nature-Artikels, werden die Ergebnisse dieser Studie die Art und Weise verändern, wie Wissenschaftler über das Melanom denken und wie Ärzte es behandeln werden in der Zukunft.

"Dies ist ein Einblick in das geheime Leben der Melanomzelle", sagte Sondak. „Wenn ein Melanom in seinen frühen Stadien gefangen wird, ist es äußerst gut behandelbar. Aber in seinen späteren Stadien kann es unvorhersehbar aggressiv oder nicht aggressiv sein. Wir haben jetzt ein neues Werkzeug, um herauszufinden, wie der Tumor so geworden ist.“

Institutionen, die an der Studie teilnehmen, umfassen NHGRI; Nationales Krebs Institut; Krebszentrum der Universität von Iowa; Hewlett-Packard Laboratories in Haifa, Israel; Texas A &M-Universität; Queensland Institute of Medical Research in Queensland, Australien; Barrow Neurological Institute in Phoenix, Arizona; Universität von Michigan; Universität von Washington; und Krebszentrum der Universität von Arizona.

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