Dickdarmkrebs: Genetischer Fingerabdruck für Metastasenbildung identifiziert

Berliner Forscher haben ein Set an Genen entschlüsselt, dass bei Dickdarmkrebs vorhersagen kann, welche Tumore Metastasen ausbilden und welche nicht.

Dickdarmkrebs ist hierzulande die zweithäufigste Todesursache bei Krebskranken. Nach Angaben des Robert-Koch-Instituts sterben jährlich mehr als 25.000 Menschen an dieser Krankheit. Der Krebs geht aus den Drüsen der Dickdarmschleimhaut hervor und bleibt im Anfangsstadium häufig unentdeckt. "Das Hauptproblem ist jedoch nicht der Ursprungstumor", erläutert Johannes Fritzmann, Chirurg und Forscher am Berliner Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC), "sondern die gefährlichen Tochtergeschwülste, die Metastasen."

Berliner Forscher haben den genetischen Fingerabdruck von Dickdarmkrebs identifziert. Hier sind die Tumorzellen als Verband zu sehen.Quelle: Johannes Fritzmann/MDC

Metastasen entstehen, wenn sich einzelne Zellen vom Ursprungstumor ablösen und über das Blutsystem oder die Lymphbahnen andere Körperregionen erreichen. Beim Dickdarmkrebs siedeln sie sich meist in der Leber, der Lunge oder den Lymphknoten an. Da betroffene Patienten anfangs selten Schmerzen oder andere Symptome zeigen, wird der Tumor häufig erst entdeckt, wenn er bereits Metastasen gebildet hat.  Die Berliner Forscher heben nun auf genetischer Ebene untersucht, welche Veränderungen die Bildung von Metastasen begünstigen. Wie die Wissenschaftler um Johannes Fritzmann und Walter Birchmeier nun im Fachmagazin Gastroenterology (2009, Vol. 137, Issue 1, S. 33-36) berichten, konnten sie insgesamt 115 Gene identifzieren, die sowohl in den Ursprungstumoren als auch in ihren Metastasen falsch reguliert sind. Damit ist es nun möglich Tumore danach zu unterscheiden, ob sie Metastasen ausbilden oder nicht.

Dies gelang den Forschern anhand einer detaillierten Analyse von 150 Gewebeproben von Darmkrebs-Patienten mit und ohne Metastasen. Bei ihren Untersuchungen stellten sie fest, dass vor allem ein Gen mit dem Namen BAMBI  in metastasierenden Tumoren und Metastasen aktiver ist als in Tumoren, die keine Metastasen bilden. "Unsere Untersuchungen haben gezeigt, dass BAMBI zwei wichtige Signalwege verknüpft ", erläutert Fritzmann. "Diese Signalwege (Wnt- und TGF-beta) sind unter anderem im heranwachsenden Embryo von Bedeutung." In Zukunft wollen die Forscher auch die Rolle der anderen 114 Gene näher untersuchen, um die einzelnen Schritte der Metastasenbildung besser zu verstehen. Bereits Anfang des Jahres konnten die Forscher ein anderes Gen, nämlich MACC1, als ebenfalls besonders wichtig herausstellen (mehr...).

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Die wichtigsten Nachrichten aus der Biotech-Branche

• Biotechnologie setzt sich beim Science4Life-Businessplan-Wettbewerb durch
• Aigner stellt einheitliches „Ohne-Gentechnik“-Label vor
• Von selbst entwickelt: Vielseitige Hoden-Stammzellen
• Erster strukturbiologischer Blick auf großes Membranprotein
• EU-Konsortium: Komplexe Zuckerverbindungen biotechnologisch herstellen

Aigner stellt einheitliches „Ohne-Gentechnik“-Label vor

Bundeslandwirtschaftsministerin Ilse Aigner hat nun einen Entwurf für ein einheitliches Label für die "Ohne-Gentechnik"-Kennzeichnung von Lebensmitteln vorgelegt.

Seit Mai 2008 ist eine Regelung in Kraft, die es Lebensmittelherstellern erlaubt, ihre Produkte freiwillig mit einem Label „Ohne Gentechnik“ auszustatten. Damit sollen vor allem tierische Lebensmittel wie Milch oder Fleisch gekennzeichnet werden können, wenn bei der Fütterung der Tiere auf gentechnisch veränderte Futterpflanzen wie Mais oder Soja verzichtet wurde. Zur Verunsicherung trägt allerdings bei, dass die Nicht-Verwendung von gv-Futterpflanzen nicht für das ganze Leben gilt, sondern nur für einen bestimmten Zeitraum vor der Schlachtung. Darüber hinaus sind auch  bei Produkten mit  "Ohne Gentechnik"-Deklaration gentechnisch hergestellte Futtermittelzusätze wie Vitamine oder Enzyme weiterhin erlaubt. 

Bisher allerdings ist die Nachfrage nach dem Label vergleichsweise gering, weshalb die Kennzeichnung im Supermarkt kaum zu finden ist. Lediglich einzelne Hersteller wie Campina setzen bereits darauf (mehr...). Bundeslandwirtschaftsministerin Ilse Aigner hat sich nun mit Vertretern von Verbänden und der Industrie darauf verständigt, ein einheitliches Logo einzuführen. Am 29. Juni legte sie einen Entwurf für das Label vor, der noch vor der Bundestagswahl umgsetzt werden soll. „Ein einheitliches Logo erhöht den Wiedererkennungswert“, kommentierte Greenpeace-Vertreter Alexander Histing und forderte vom Ministerium eine Informationskampagne, sobald das neue Logo eingeführt ist.

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• Von selbst entwickelt: Vielseitige Hoden-Stammzellen
• Erster strukturbiologischer Blick auf großes Membranprotein
• EU-Konsortium: Komplexe Zuckerverbindungen biotechnologisch herstellen

Von selbst entwickelt: Vielseitige Hoden-Stammzellen

Stammzellforscher aus Münster haben es geschafft, vielseitige Stammzellen aus dem Hodengewebe von erwachsenen Mäusen zu gewinnen, die ihren Sprung in die Pluripotenz von selbst geschafft haben.

Im Jahr 2006 haben Wissenschaftler um Gerd Hasenfuß von der Universität Göttingen im Hoden erwachsener Mäuse zum ersten Mal vielseitige (pluripotente) Stammzellen entdeckt, die denen aus Embryonen ganz ähnlich sind (mehr...). Im Jahr 2008 wurden solche Stammzellen auch im Hodengewebe von Menschen entdeckt, und zwar von Forschern um Thomas Skutella der Universität Tübingen (mehr...). Wissenschaftler um den Münsteraner Stammzellforscher Hans Schöler vom Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin haben nun herausgefunden, dann solche Stammzellen ihren Sprung in die Vielseitigkeit offenbar auch ohne gezieltes Reprogrammieren schaffen. Wie die Wissenschaftler im Fachmagazin Cell Stem Cell (2009, Vol. 5, Issue 1, 87-96)  berichten,  genügt dabei ein einfacher Trick: Teilt man die Zellen auf neue Kulturschalen auf, versetzen sich einige von ihnen selbst in einen embryonalen Zustand zurück. „Man muss ihnen nur genügend Platz lassen und warten“, erläutert Schöler in der Süddeutschen Zeitung.

So sehen die Keimbahn-Stammzellen im Samenkanälchen eines Maushodens aus. Quelle: MPI Münster/Kinarm Ko

Für ihre Arbeiten benutzten die Forscher einen genau definierten Typus von Zellen, sogenannte Keimbahn-Stammzellen. In ihrem natürlichen Umfeld können diese Zellen nur eines: immer wieder neue Spermien bilden. Dass sich daraus tatsächlich vielseitige Stammzellen gewinnen ließen, belegten die Forscher mit zahlreichen Tests. Aus den umgewandelten Zellen ließen sich Herz-, Nerven-, und Endothelzellen züchten. Während andere Forscher statt den Hodenzellen inzwischen auf die induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS) setzen, die erstmals im Jahr 2006 von Japaner erzeugt wurden (mehr...), glauben die Münsteraner Forscher an ein großes Potenzial. „Diese Zellen müssen perfekt sein, weil sie an die Nachkommen weitergegeben werden“, so Schöler. Sie trügen fast keine Ergbutschäden und seien daher weniger riskant als die iPS-Zellen.  

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• Erster strukturbiologischer Blick auf großes Membranprotein
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Erster strukturbiologischer Blick auf großes Membranprotein

Wissenschaftler der Universität Kiel haben die dreidimensionale Stuktur eines wichtigen Eiweißes im Darmbakterium Escherichia coli entschlüsselt und damit die Grundlage für die Entwicklung gezielterer Arzneimitteltherapien gelegt.

Um bestimmte dreidimensionale Moleküle wie Eiweiße zu analysieren, bedienen sich Forscher unter anderem der Nuclear Magnetic Resonance (NMR)-Spektroskopie. Allerdings ist eine Analyse mit der Methode umso schwieriger, je größer die Moleküle sind. Besonders kompliziert ist die Analyse von Eiweißen, die in der Zellmembran vorkommen.

Ein internationales Forscherteam, an dem auch Frank Sönnichsen von der Christian-Albrechts-Universität Kiel beteiligt war, hat nun beim Darmbakterium Escherichia coli erstmals ein sehr großes Membranprotein (Diacylglycerol kinase, DAGK) entschlüsseln können. Wie die Forscher im Fachmagazin Science (2009, Vol. 324. no. 5935, S. 1726 - 1729) berichten, konnten sie die NMR-Spektroskopie dafür verfeinern. Das Ergebnis ist vor allem für die Arzneimittelforschung interessant, weil derzeit etwa 60 Prozent aller Medikamente an Membranproteine binden.

Membranproteine sind für das zelluläre Leben essentiell: Sie sind verantwortlich für den Transport von Nährstoffen und Signalen, sie kommunizieren mit ihrer Umgebung. Wie genau sie mit Arzneien interagieren, ist allerdings vielfach noch unklar. Mit den bisherigen Untersuchungsmethoden konnten bisher aber nur kleinere Membranproteine genauer in ihrer Struktur aufgeklärt werden. „Mit unserer neuen Methodik legen wir die Grundlage für die Wirkstoffforschung, gezielter wirkende Heilmittel zu entwickeln und so auch Nebenwirkungen zu reduzieren“, erläutert Sönnichsen.

Mehr Infos bei der Universität Kiel: hier klicken

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EU-Konsortium: Komplexe Zuckerverbindungen biotechnologisch herstellen

Ein europäisches Konsortium unter deutscher Federführung will die biotechnologische Herstellung von komplexen Zuckerverbindungen zur Anwendung in der Lebensmittel- und der Pharmaindustrie voranbringen und erhält dafür sechs Millionen Euro von der Europäischen Kommission.

Vielfachzucker (Polysaccharide) sind mit Abstand die häufigsten Biomoleküle. Neben einfach aufgebauten Vielfachzuckern wie Stärke aus Kartoffeln oder Zellulose aus Baumwolle, gibt es sehr komplexe Vielfachzucker, die aus vielen verschiedenen Zuckermolekülen zusammengesetzt sind. Dazu gehört beispielsweise Pektin, das Marmelade gelieren lässt. Diese auch als Hydrokolloide bezeichneten Stoffe sind für die Lebensmittelindustrie wichtige Hilfs- und Zusatzstoffe. Die meisten stehen allerdings nur in begrenztem Umfang zur Verfügung, weil sie lediglich von bestimmten Organismen wie Algen hergestellt werden.  

Ein europäisches Forscherkonsortium unter Federführung von Bruno Moerschbacher von der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster hat sich nun zum Ziel gesetzt, biotechnologische Verfahren für die Herstellung von komplexen Zuckerverbindungen voranzubringen. Unter dem Dach des Konsortiums „PolyModE“ (Polysaccharide Modifying Enzymes) sollen dabei Enzyme gefunden und optimiert werden, die in solchen biobasierten Prozessen zum Einsatz kommen können.  Die Europäische Kommission fördert das Netzwerk, an dem unter anderem der französische Pharmakonzern Sanofi-Aventis, der dänische Lebensmittelhersteller Danisco sowie die deutschen Biotech-Firmen Artes Biotechnology GmbH und Geneart AG beteiligt sind, in den kommenden vier Jahren mit sechs Millionen Euro.

 Neben der Anwendung in der Lebensmittelindustrie wollen die Forscher mithilfe von Enzymen auch die Herstellung von Zuckerverbindungen für den medizinischen Einsatz verbessern und dabei auch neuartigen komplexen Zuckerverbindungen mit verbesserten  Eigenschaften auf die Spur kommen. „Spezifisch wirksame komplexe Polysaccharide, die vollständig biologisch hergestellt sind, haben in vielen Bereich ein großes Potenzial“, ist sich Moerschbacher sicher. „Sie werden vom menschlichen Körper gut vertragen und in der Umwelt leicht abgebaut.“

Mehr Infos zur Arbeitsgruppe von Moerschbacher an der Universität Münster: hier klicken 

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