Pressemitteilung

02.02.2017

Die Vielfalt des Tumors in 3D

Zurück zur Übersicht

Sie befinden sich hier:

Das dreidimensionale Tumormodell zeigt, in welchen Arealen die Kopienzahl des Gens BRCA2 im Darmkrebstumor vervielfältigt oder reduziert wurde. In Zellen des inneren Tumorbereichs, das dem Darmlumen zugewandt ist, fanden die Wissenschaftler besonders viele Kopien des Gens (dunkelrot), während in einigen äußeren Regionen die Kopienzahl kaum zunahm (hellrot) oder unverändert blieb (weiß). Copyright: C. Sers, S. Mamlouk. Charité - Universitätsmedizin Berlin.

Jeder Tumor nutzt bei seiner Entstehung eigene Wege und erhält dadurch ein spezifisches genetisches Profil, das sich für die personalisierte Krebstherapie nutzen lässt. Doch selbst innerhalb ein und desselben Tumors entwickeln sich Regionen mit unterschiedlicher genetischer Ausstattung. Mit Hilfe eines dreidimensionalen Tumormodells konnten Wissenschaftler im Deutschen Konsortium für Translationale Krebsforschung (DKTK) an der CharitéUniversitätsmedizin Berlin, am Universitätsklinikum Carl Gustav Carus in Dresden und an der Technischen Universität München erstmals zeigen, wie sich krebsrelevante Gene beim Darmkrebs in bestimmten Tumorregionen vervielfachen. Die Ergebnisse der in der Fachzeitschrift Nature Communications* veröffentlichten Studie könnten helfen, die molekulare Routinediagnostik bei Krebs zu verbessern.

„Zellen ein und desselben Tumors können genetisch sehr verschieden sein und dadurch auch unterschiedlich auf die Therapie reagieren“, erklärt Prof. Dr. Christine Sers, Wissenschaftlerin am Institut für Pathologie der Charité und Leiterin der Studie. Bislang war jedoch nicht bekannt, welchem räumlichen Muster diese genetischen Veränderungen genau folgen.

Um das herauszufinden, zerlegten die Wissenschaftler einen Darmtumor in 68 Proben aus unterschiedlichen Geweberegionen und analysierten die 100 am häufigsten veränderten Gene. Die räumliche Anordnung der genetischen Unterschiede rekonstruierten sie anschließend in einem dreidimensionalen Tumormodell. „Aufgrund der hohen Auflösung war es möglich, auch genetische Veränderungen zu erkennen, die nur in einem sehr geringen Prozentsatz der Tumorzellen vorliegen“, betont Erstautorin Dr. Soulafa Mamlouk vom Institut für Pathologie der Charité.

Interessanterweise unterschieden sich die einzelnen Tumorabschnitte kaum in der Art und Anzahl von Erbgut-Mutationen, sondern hauptsächlich in der Kopienzahl bestimmter Gene, die in den Zellen verringert oder vervielfacht wurden. Zahlreiche Genvervielfachungen fanden die Wissenschaftler beim Übergang vom äußeren zum inneren Tumorbereich, unter anderem für das Gen BRCA2, das bei Brustkrebs eine entscheidende Rolle spielt. Auch in der invasiven Tumorregion, jenem Areal, das in angrenzendes gesundes Gewebe hineinwächst, fanden die Wissenschaftler besonders viele Genvervielfältigungen, beispielsweise für das Gen HDAC2, das ein zentrales Enzym in der Genregulation kodiert.

Je nach Stadium unterschieden sich die Tumoren genetisch hauptsächlich durch die Anzahl bestimmter Genkopien. Das zeigte sich, als die Wissenschaftler jeweils den Primärtumor und verschiedene Metastasen von 27 Patienten verglichen. Gene wie CDX2 und WFDC2, welche die Metastasenbildung und das Tumorwachstum begünstigen, waren in den Metastasen vervielfacht, während das Tumorsupressorgen SMAD4 dort in besonders geringer Kopienzahl vorlag.

„Unsere Ergebnisse sind ein wichtiger Hinweis darauf, dass Tumorprogression und Therapieverhalten entscheidend durch Genvervielfältigung und Genverlust bestimmt werden“, sagt Prof. Sers. „Tumorzellen, bei denen ganze Chromosomenabschnitte oder einzelne Gene vervielfacht wurden, sind genetisch besonders anpassungsfähig und werden möglicherweise auch schneller gegen Therapien resistent.“ Die Studie zeigt außerdem, dass gängige Biopsien nicht immer Aufschluss über alle Tumormerkmale geben. Die Ergebnisse der Wissenschaftler könnten dabei helfen, differenziertere Tumorprofile zu erstellen und die derzeitige Routinediagnostik zu verbessern.

*Mamlouk S, Childs LH, Aust D, Heim D, Melching F, Oliveira C, Wolf T, Durek P, Schumacher D, Bläker H, von Winterfeld M, Gastl B, Möhr K, Menne A, Zeugner S, Redmer T, Lenze D, Tierling S, Möbs M, Weichert W, Folprecht G, Blanc E, Beule D, Schäfer R, Morkel M, Klauschen F, Leser U, Sers C. DNA copy number changes define spatial patterns of heterogeneity in colorectal cancer. Nat Commun. 2017 Jan 25;8:14093. doi: 10.1038/ncomms14093.

Deutsches Konsortium für Translationale Krebsforschung
Das Deutsche Konsortium für Translationale Krebsforschung (DKTK) ist eine gemeinsame, langfristige Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF), der beteiligten Bundesländer und des Deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ) und wurde als eines der sechs Deutschen Zentren der Gesundheitsforschung (DZGs) gegründet. Im DKTK verbindet sich das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) als Kernzentrum langfristig mit onkologisch besonders ausgewiesenen universitären Partnerstandorten und Kliniken in Deutschland. Mit dem DKFZ kooperieren Forschungseinrichtungen und Kliniken an Standorten Berlin, Dresden, Essen/Düsseldorf, Frankfurt/Mainz, Freiburg, Heidelberg, München und Tübingen, um optimale Bedingungen für die kliniknahe Krebsforschung zu schaffen. Das Konsortium fördert interdisziplinäre Forschungsthemen an der Schnittstelle zwischen Grundlagenforschung und Klinik sowie klinische Studien zu innovativen Therapie- und Diagnoseverfahren. Ein weiterer Schwerpunkt ist der Aufbau von Forschungsplattformen, um den Einsatz personalisierter Krebstherapien zu beschleunigen und die Diagnose und Prävention von Krebserkrankungen zu verbessern.

Links

Deutsches Konsortium für Translationale Krebsforschung (DKTK)

Kontakt

Prof. Dr. Christine Sers
Institut für Pathologie
CharitéUniversitätsmedizin Berlin
t: +49 30 450 536185



Zurück zur Übersicht