Genetische Mutationen können die Tumorbildung vorantreiben, heißt es in einer Studie

Eine neue Studie hat herausgefunden, dass genetische Mutationen in Form von nicht-kleinzelligem Lungenkrebs (NSCLC) die Tumorbildung fördern können, indem sie die Wahrnehmung wichtiger Wachstumssignale durch Zellen verwischen. Gesunde Zellen verlassen sich auf den zentralen Ras / Erk-Wachstumssignalweg (auch als Ras / MAPK-Weg bekannt), um externe Hinweise darauf zu interpretieren, wie und wann sie wachsen, sich teilen und migrieren sollen. Fehler in der Kommunikation dieser Nachrichten können jedoch dazu führen, dass Zellen dies tun wachsen außer Kontrolle und dringen aggressiv in andere Körperteile ein. Solche Mutationen treten bei den meisten Krebsarten beim Menschen auf, was die Behandlung von Ras / Erk-Defekten zu einem „heiligen Gral“ der Krebsforschung macht. Lesen Sie auch – Prostatakrebs: Verringern Sie das Risiko für diesen Zustand, indem Sie täglich mehrere Tassen Kaffee trinken

Die Optogenetik, bei der lichtempfindliche Proteine ​​gentechnisch in Zellen eingebaut werden, um sie auf Lichtimpulse reagieren zu lassen, war eine transformative Labortechnik in den Neurowissenschaften. Es ermöglicht Forschern, elektrische Aktivitätsmuster in Netzwerken von Neuronen mit exquisiter Präzision zu steuern und zu untersuchen. Unter Verwendung des gleichen Ansatzes zur Untersuchung von Mustern der chemischen Kommunikation in einzelnen Zellen hat die neue Forschung gezeigt, dass einige Ras / Erk-Mutationen Krebs auslösen können, indem sie das Timing und nicht die Intensität der Zellwachstumssignale ändern. Die neue Studie zeigt auch, dass diese Unschärfe des Signal-Timings erklären kann, warum einige gezielte Medikamente, die dazu dienen, fehlerhafte Ras / Erk-Signale auszuschalten, den Signalweg paradoxerweise aktivieren können, anstatt möglicherweise das Risiko einer neuen Tumorbildung zu erhöhen. Lesen Sie auch – Schilddrüsenkrebs: In-utero-Expositionen können Ihr Risiko für diese Krankheit erhöhen

“Diese neue Technik ist wie ein diagnostisches Instrument, das wir an eine erkrankte Zelle anschließen, mit dem wir die Zelle mit vielen lichtbasierten Reizen stimulieren und abfragen können, um zu sehen, wie sie reagiert”, sagte Wendell Lim, leitender Autor der Studie. Lesen Sie auch – Wenn sich Krebs auf die Leber ausbreitet: Finden Sie einen Weg, um diese gefährliche Komplikation zu umgehen

Der Ras / Erk-Weg ist komplex, aber im Kern befindet sich eine Kaskade von vier Proteinen – Ras, Raf, Mek und Erk -, die sich gegenseitig wie eine Kette fallender Dominosteine ​​als Reaktion auf Wachstumssignale von außerhalb der Zelle aktivieren. Ras sitzt an der Zellmembran und empfängt eingehende Signale, leitet sie dann an Raf und Mek weiter, die sie verarbeiten und verstärken, bis Erk (auch MAP Kinase oder MAPK genannt) das Signal schließlich in den Zellkern transportiert, wo es aktiviert werden kann die entsprechenden genetischen Programme.

Um die Reaktionen der Zellen auf verschiedene Muster der Ras-Aktivierung zu verfolgen, konstruierten die Forscher das OptoSOS-System in mehrere Linien gesunder und krebsartiger Zellen und platzierten verschiedene Gruppen dieser Zellen in einer Reihe kleiner Vertiefungen in einer Laborschale. Durch die Beleuchtung dieser Schale mit einem speziell entwickelten Gerät – der so genannten optoPlate – konnte das Team schnell Hunderte verschiedener experimenteller Zellgruppen mit verschiedenen Testmustern stimulieren und gleichzeitig ihre Reaktionen unter einem Mikroskop auslesen.

Diese Techniken zeigten, dass gesunde Zellen selektiv auf lang anhaltende Wachstumssignale reagieren und Signale ignorieren, die ein- und ausgeschaltet werden – vermutlich als irrelevantes „Rauschen“. Im Gegensatz dazu stellten die Forscher fest, dass bestimmte nicht-kleinzellige Lungenkrebs-Zelllinien (NSCLC) diese intermittierenden verrauschten Signale als stärkere, anhaltende Signale zu interpretieren scheinen, was übermäßiges Wachstum und Tumorbildung auslöst.

Diese Fehlinterpretation von Signalen scheint auf eine bestimmte Art von Mutation im Protein B-Raf zurückzuführen zu sein, die den Zeitpunkt eingehender Wachstumssignale verfälscht, so die Forscher, was dazu führt, dass kurze Impulse der Ras-Aktivierung in einer betroffenen Zelle länger nachhallen – ähnlich wie Das ‘Sustain’-Pedal auf einem Klavier bewirkt, dass einzelne Noten herausgezogen werden und verschwimmen.

Wenn die Forscher Ras in gesunden Zellen mit einem kurzen Puls der OptoSOS-Stimulation aktivierten, schaltete sich Erk mit einer Verzögerung von nur etwa zwei Minuten ein und aus. Im Gegensatz dazu dauerte es in B-Raf-Mutantenzellen 20 Minuten, bis sich die Erk-Aktivität nach der OptoSOS-Stimulation aufgelöst hatte, und weitere Experimente zeigten, dass dies zur Aktivierung von nachgeschalteten genetischen Programmen führte, die mit Zellwachstum und -proliferation verbunden waren.

Die Forscher zeigten auch, dass einige gezielte Krebsmedikamente, die überaktive Komponenten des Ras / Erk-Signalwegs abschalten sollen, die Signalgenauigkeit ähnlich wie bei B-Raf-Mutationen verwischen können. Insbesondere stellten sie fest, dass Vemurafenib und SB590885 – Teil einer Klasse von Arzneimitteln, die als paradoxe aktivierende B-Raf-Inhibitoren bezeichnet werden – die Verlangsamung der Ras / Erk-Aktivität nach der OptoSOS-Stimulation erheblich verlangsamten, was den Forschern helfen könnte, das bekannte Risiko dieser Arzneimittel zu verstehen der Auslösung einer neuen Tumorbildung bei Patienten.

Quelle: ANI

Bildquelle: Shuttertock

Veröffentlicht: 1. September 2018 12:40 Uhr | Aktualisiert: 1. September 2018, 12:42 Uhr