Ein Hoffnungsschimmer bei therapieresistentem Krebs: der Einsatz von Mikro-RNA

MikroRNAs (miRNAs) sind biologische Moleküle, welche die Proteinsynthese auf genetischer Ebene regulieren. Eine neu entdeckte miRNA-Klasse scheint die Vermehrung von Krebszellen wirksam zu hemmen.

Über miRNA und ihre Aufgaben haben wir im Beitrag Können krebsauslösende Gene stillgelegt werden? berichtet. Soll die Produktion eines Proteins verhindert werden, bindet miRNA während der mRNA-Phase der Proteinsynthese an die betreffende mRNA. Der entstehende Komplex ist doppelsträngig. Unser Immunsystem betrachtet frei vorliegende doppelsträngige DNAals Virus-DNA, greift sie an und beseitigt sie.

Die Entstehungsursache von Krebs gezielt angreifen!

In den letzten Jahren nehmen Untersuchungen zum Einsatz von MikroRNAs in der Krebsbehandlung zu. Der Hauptgrund ist, dass MikroRNAs die Entstehungsursache von Krebs angreifen. Eine neue Studie zeigte, dass miRNAs zur Behandlung therapieresistenter Krebsarten eingesetzt werden könnten. Mithilfe genetischer Analysen suchte man nach miRNAs, die beim Menschen unmittelbar die Aktivität von Cyclin/CDK-Proteinen zur Steuerung der Zellvermehrung regulieren. Dabei wurden miRNAs entdeckt, die die meisten Cycline/CDKs angreifen können. Ihre Erprobung in Mausmodellen zeigte eine Hemmung des Tumorfortschreitens.

Die Wissenschaft gibt nicht auf …

Cycline/CDKs sind Moleküle mit einer wichtigen Funktion im Zellzyklus. In vielen Tumoren zeigen sie übermäßige Aktivität. Sie sind jedoch sehr vielfältig, und wenn die Aktivität eines Moleküls gehemmt wird, kann ein anderes seine Stelle einnehmen. Deshalb reicht die Hemmung nur eines Cyclin/CDK-Typs nicht aus, um das Tumorzellwachstum zu stoppen. Die Entdeckung einer miRNA-Klasse, die nahezu alle Cycline/CDKs angreifen kann, macht diese Untersuchung daher bedeutsam.

Was bedeutet diese Studie für die Krebsbehandlung?

• Krebs entsteht, wenn sich Genschäden (Mutationen) anhäufen und durch die Bildung fehlerhafter oder funktionsloser Proteine der normale Zellaufbau gestört wird. Die meisten Schäden betreffen Gene, die Proteine zur Steuerung der Zellvermehrung hervorbringen. Genschäden bewirken die übermäßige Produktion von Proteinen oder Proteine mit veränderten Funktionen. Diese Gene mit MikroRNAs anzugreifen, könnte eine wichtige Behandlungsstrategie sein, weil damit die Entstehungsursache des Krebses angegangen wird.
• Die Studie ist wichtig, weil sie MikroRNAs entdeckte, die die Aktivität der Gene zur Steuerung der Zellvermehrung regulieren.
• Eine Schwierigkeit der Krebsbehandlung mit MikroRNAs besteht darin, sie nicht wirksam in den Tumorbereich transportieren zu können. Im Blutkreislauf gibt es viele Enzyme, die Nukleinsäuren wie DNA oder RNA abbauen. Deshalb werden MikroRNAs leicht zerlegt. In jüngster Zeit wird gemeinsam mit der Nanotechnologie an Trägersystemen für MikroRNAs gearbeitet.
• Hervorzuheben ist, dass Laboruntersuchungen zur Krebsbehandlung mit MikroRNAs weiterhin laufen.

Weiterführende Informationen für Wissenschaftsinteressierte: Was ist der Zellzyklus? Wie wird die Zellvermehrung gesteuert? Welche Aufgabe haben Cycline/CDKs?

Der Lebenszyklus unserer Zellen umfasst die Phasen G1, S, G2 und M. Sobald Zellen eine bestimmte Größe erreichen, beginnen sie sich zu teilen. G1 ist die Vorbereitungsphase. In der S-Phase wird die DNA vervielfältigt, damit die Tochterzellen gleich viel Erbinformation erhalten. In der G2-Phase bereitet sich die Zelle auf die Mitose vor. Nach der mitotischen Teilung entstehen zwei identische Zellen.

Die Vermehrung unserer Körperzellen wird durch ein fein abgestimmtes System kontrolliert. Es besteht grundsätzlich aus 3 Kontrollpunkten. Die folgende Abbildung zeigt, wie der Mechanismus der Zellvermehrung gesteuert wird.

• Der erste Kontrollpunkt ist G1/S. Hier werden die für die Vermehrung verfügbare Energie, die Zellgröße und das Vorhandensein von Wachstumsfaktoren geprüft. Sind die Bedingungen geeignet, werden Cyclin/CDK-Proteine aktiv und ermöglichen das Passieren des Kontrollpunkts. Eine Zelle, die die G1-Phase nicht überwindet, bleibt in G0, der Ruhe- beziehungsweise Schlafphase.
• Der zweite Kontrollpunkt ist G2/M. Hier wird die Qualität der vervielfältigten DNA geprüft. Wenn die DNA beschädigt ist, kann die Zelle diesen Kontrollpunkt nicht passieren.

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• Der dritte Kontrollpunkt betrifft die Spindelfasern. Bei der Zellvermehrung durch Teilung muss die DNA gleichmäßig an die Tochterzellen weitergegeben werden. Dazu trennen die Spindelfasern die Chromosomen gleichmäßig. Geschieht das nicht richtig, erhält eine Tochterzelle eine abweichende Chromosomenzahl, was genetische Erkrankungen verursachen kann. An diesem Kontrollpunkt wird geprüft, ob die Fasern die Chromosomen richtig trennen. Danach schreitet die Zelle zur Mitose fort und beginnt sich zu teilen.