Normalerweise folgen menschliche Zellen einem geordneten Prozess zur Teilung. Zuerst kopieren sie ihr Genom, trennen die Kopien und verteilen das genetische Material dann auf zwei Tochterzellen. Krebszellen hingegen können eine vorübergehende Verdoppelung der Chromosomenzahl aufweisen, ein bisher wenig verstandenes Phänomen.
Forscher von
Johns Hopkins Medicine haben einen molekularen Weg in menschlichen Zellen identifiziert, der vielversprechende Perspektiven für die Krebsbekämpfung eröffnet. Diese Entdeckung könnte helfen zu verstehen, wie Krebszellen es schaffen, ihr Genom übermäßig zu duplizieren, ohne sich zu teilen.
Wenn Zellen Stress ausgesetzt sind, wie durch die Einwirkung von Drogen oder UV-Strahlen, können sie in eine Ruhephase eintreten. Dieser Prozess soll die Teilung beschädigter Zellen verhindern, kann aber fehlerhaft sein. Einige gestresste Zellen können so versuchen, ihr Genom zu kopieren, was das Krebsrisiko erhöht.
Das Team von Sergi Regot untersuchte die Zellen von Brustdrüsen- und Lungengeweben, die sich schnell teilen, um den Zellzyklus im Detail zu beobachten. Die Forscher verwendeten fluoreszierende Biosensoren, um die Cyclin-abhängigen Kinasen (CDK), die für die Regulierung des Zellzyklus essentiell sind, zu markieren.
Die Forscher beobachteten, dass unter Stress die Aktivität der Enzyme CDK4 und CDK6 abnahm, gefolgt von CDK2, was zu einer vorzeitigen Aktivierung des Protein-Komplexes APC führte, der normalerweise während der Mitose aktiv ist. Diese Fehlregulation veranlasst einige Zellen, ihre Ruhephase zu verlassen und ihr Genom ohne Teilung zu kopieren.
Video einer Zelle, die eine Phase des Zellzyklus durchläuft und ihr Genom zweimal ohne Teilung dupliziert. Leuchtende Punkte erscheinen im Zellkern und zeigen, wo die DNA repliziert wird.
Credit: Sergi Regot lab, Johns Hopkins Medicine
Diese Beobachtungen sind von großer Bedeutung, da sie die Entwicklung neuer Therapien leiten können. Durch die Kombination von DNA-schädigenden Agenzien mit CDK-Hemmern könnte man eine anormale Genom-Duplikation bei Krebszellen hervorrufen und so die Behandlungen effektiver machen. Zudem könnte das Blockieren der vorzeitigen Aktivierung des APC die Tumorprogression verhindern.
Die Forschung geht weiter, um die genauen Mechanismen zu verstehen und neue Medikamentenkombinationen zu testen. Laufende klinische Studien könnten vielversprechende Ansätze zur Verhinderung der übermäßigen Genomduplikation in Krebszellen aufdecken.
Quelle: Science