Der Tanz der Gene: Epigenetik und Krebs

Um wirksame Krebstherapien zu entwickeln, müssen wir verstehen, wie gesunde Zellen zu gefährlichen Krebszellen werden. Die Genetik spielt eine wichtige Rolle bei der Erklärung der Krebsentstehung. In den letzten Jahren lernen wir einen Wissenschaftszweig kennen, der personalisierten Krebsbehandlungen den Weg ebnen kann:

Epigenetik. Krebs bedeutet, dass sich unsere Zellen unkontrolliert und unbegrenzt vermehren und in andere Gewebe oder Organe ausbreiten. Wie entsteht diese unkontrollierte Vermehrung? Die DNA enthält den grundlegenden Code aller Lebewesen der Erde. Die Struktur unserer Gene wird durch DNA gebildet. Anhand der darin enthaltenen Informationen werden Proteine hergestellt, die Körperfunktionen ausführen. Unsere Gene liegen in Strukturen namens Chromosomen. Wir haben 23 Chromosomenpaare. Jedes Paar wird von Mutter und Vater an die Nachkommen vererbt. Unsere Gene bestimmen auch, ob wir zur Krebsentstehung neigen.

Bei der Krebsentstehung spielen 3 Genarten eine grundlegende Rolle:

1. Protoonkogene: Unter normalen Bedingungen sind sie für das Zellwachstum verantwortlich. Mutationen bewirken ihre Umwandlung in Onkogeneund führen dadurch zur Krebsentstehung.
2. Tumorsuppressorgene: Diese Gene hemmen das Wachstum. Bei ihrer Mutation beginnt die Zelle, sich aggressiv und unkontrolliert zu vermehren.
3. DNA-Reparaturgene: Sie sind für die Reparatur von Schäden an der DNA verantwortlich.

Mit dem Abschluss des Humangenomprojekts 2003 wurde unsere gesamte genetische Struktur entschlüsselt. Früher vermutete man über 100 Tausend Gene, neuere Untersuchungen ergaben jedoch rund 22 Tausend. Zugleich wurde entdeckt, dass nur ein kleiner Teil unserer Gene aus eigentlichen Genen besteht. Ein großer Rest wurde früher als Junk-DNA bezeichnet. Tatsächlich erfüllt er sehr wichtige Aufgaben: Er bestimmt die Arbeitsweise und das Zusammenspiel der Gene und besteht aus regulatorischen Genen .

Was ist Epigenetik?

Diese Entwicklungen führten zur Entstehung einer Wissenschaft, die Beziehungen der Gene untereinander und zur Umwelt untersucht: Epigenetik . Epigenetik bedeutet jenseits der Genetik und untersucht, wie Gene sich verhalten und reguliert werden. Dank dieser Wissenschaft wissen wir, dass unsere Gene nicht unveränderlich sind, sondern sich je nach Einflüssen auf die Zelle verändern können. Anders gesagt: Gene können sich entsprechend Umweltveränderungen verändern, was die Entstehung von Krankheiten beeinflusst.

Wir können uns Gene als Lichtquellen in einem Raum vorstellen. Früher herrschte die Vorstellung, Krankheiten entstünden, wenn eine oder mehrere dieser Leuchten beschädigt würden. Manche leuchten heller (sehr aktive Gene), andere schwach (unterdrückte Genaktivität), und bei manchen verhindern Abdeckungen die Lichtausbreitung (epigenetische Mechanismen). Letzteres bedeutet geringe Genexpression in diesem Bereich. Wie bei diesen Lichtquellen verursacht eine Störung des Gleichgewichts der Genfunktion Krankheiten.

Der Zusammenhang zwischen Epigenetik und Krebs gewann nach den 2000er-Jahren an Bedeutung. Epigenetik zeigte, dass Krebs neben Gendefekten auch von Beziehungen der Gene untereinander und zur Umwelt abhängt. Anders gesagt bestimmen Lebensstil und Ernährung durch ihren Einfluss auf die Genfunktion unser Krebsrisiko. Gezeigt wurde dies 2005 bei einer Gruppe von Patienten mit frühem, risikoarmem Prostatakrebs. Statt eine Behandlung zu beginnen, änderten sie Ernährung und Lebensstil. Die Untersuchung ergab, dass solche Veränderungen schützende Gene aktivieren und Krebsgene ausschalten können (4).

Der Einfluss epigenetischer Veränderungen auf die Krebsentstehung wird in den letzten Jahren untersucht. Noch sind nicht alle Mechanismen geklärt, doch ihre Wirkung auf Tumorsuppressorgene wurde nachgewiesen. Ein Beispiel: Krebsentstehung ähnelt dem Umstoßen von Dominosteinen. Wird ein Tumorsuppressorgen durch epigenetische Mechanismen stillgelegt, fällt der erste Stein, und die übrigen folgen. Der Krebs wird aggressiver.

Epigenetik könnte personalisierten Behandlungen den Weg ebnen. Mit individuell abgestimmten Therapien und Ernährungsoptionen können wir die Ursachen der Krebsentstehung gezielt angehen. In unserem nächsten Beitrag unter dem Titel «Epigenetische Therapien bei Krebs» finden Sie Informationen über von der FDA zugelassene epigenetische Medikamente und klinische Studien.