22.05.2020 - Universitat Pompeu Fabra

Schimpansen- und Gorilla-Genom können helfen, menschliche Tumore besser zu verstehen

Ein neuer Artikel betrachtet Krebs aus dem Blickwinkel der Evolution

Eine neue Studie von Forschern des Instituts für Evolutionsbiologie (IBE), einem gemeinsamen Zentrum der UPF und des Spanischen Nationalen Forschungsrats (CSIC), zeigt, dass die Verteilung der Mutationen in menschlichen Tumoren überraschenderweise der von Schimpansen und Gorillas ähnlicher ist als der des Menschen.

Der Artikel, in dem sie Krebs aus dem Blickwinkel der Evolution analysieren, wird in Nature Communications veröffentlicht. Es wurde von Arcadi Navarro und David Juan geleitet und die Forscher Txema Heredia-Genestar und Tomàs Marquès-Bonet haben daran teilgenommen.

Mutationen sind Veränderungen, die in der DNA auftreten. Sie sind nicht gleichmäßig über das Genom verteilt, wobei sich einige Regionen mehr und andere weniger anhäufen. Obwohl Mutationen in gesunden menschlichen Zellen häufig vorkommen, sind es die Krebszellen, die die meisten genetischen Veränderungen aufweisen. Während der Entwicklung von Krebs akkumulieren Tumoren sehr schnell eine große Anzahl von Mutationen. Frühere Studien haben jedoch gezeigt, dass Tumore überraschenderweise Mutationen in ganz anderen Regionen des Genoms akkumulieren, als sie normalerweise beim Menschen auftreten.

Nun hat ein IBE-Forschungsteam auf der Grundlage von Daten aus dem PanCancer-Projekt die Regionen des Genoms verglichen, die in der jüngsten Geschichte der menschlichen Populationen und in der Geschichte anderer Primaten immer weniger Mutationen in Tumorprozessen akkumulieren. Die Ergebnisse dieser neuen Studie zeigen, dass die Verteilung der Mutationen in Tumoren der von Schimpansen und Gorillas ähnlicher ist als beim Menschen.

"Bisher dachte man, dass die genetischen Unterschiede, die wir beim Vergleich von Tumoren und gesunden Menschen gefunden haben, durch die 'abnorme' Art und Weise verursacht werden könnten, in der Tumoren Mutationen anhäufen. Tatsächlich wissen wir, dass Tumoren sehr schnell eine große Anzahl von Mutationen akkumulieren und dass viele ihrer Genomreparaturmechanismen nicht gut funktionieren", sagt Txema Heredia-Genestar, Erstautor der Studie und kürzlich Doktorand am IBE. "Aber jetzt haben wir entdeckt, dass ein großer Teil dieser genetischen Unterschiede mit unserer Evolutionsgeschichte zu tun hat.

Die Verteilung von Mutationen beim Menschen, verzerrt durch Bevölkerungsereignisse

Wenn man das Genom einer Person sequenziert, sieht man, dass sie im Vergleich zu ihren Eltern, zu denen ihrer Eltern im Vergleich zu ihren Großeltern und so weiter im Vergleich zu früheren Generationen eine geringe Anzahl von Neumutationen hat - etwa 60. So kann man in einer Person etwa drei Millionen Mutationen sehen, die die Evolutionsgeschichte der über Hunderttausende von Jahren angesammelten Mutationen darstellen. Von diesen sind einige wenige neueren Datums und die meisten sind sehr alt.

Im Gegensatz dazu werden bei der Analyse der Mutationen in einem Tumor nur die Mutationen gesehen, die während des Tumorprozesses aufgetreten sind, da die Analyse keine Informationen über die Bevölkerungsgeschichte berücksichtigt.

"Wir haben gesehen, dass die Verteilung der Mutationen im menschlichen Genom aufgrund der menschlichen Evolutionsgeschichte verzerrt ist", erläutert Heredia-Genestar. Die Art und Weise, wie ein Tumor Mutationen akkumuliert, ist die gleiche, wie eine menschliche Zelle Mutationen akkumuliert. "Aber wir sehen das nicht im menschlichen Genom, denn wir haben eine so komplizierte Geschichte hinter uns, die dazu geführt hat, dass sich unsere Mutationsverteilungen verändert haben, und das hat die Signale, die wir haben sollten, ausgelöscht", fügt er hinzu.

Im Laufe der Geschichte hat die menschliche Bevölkerung immer wieder drastische Rückgänge erlitten und stand sogar wiederholt am Rande des Aussterbens. Dieses Phänomen wird als Flaschenhals bezeichnet und bedeutet, dass der Mensch als Spezies eine sehr geringe Vielfalt und weniger Mutationen aufweist: Sie sind einander sehr ähnlich. Tatsächlich haben Schimpansen viermal mehr Vielfalt auf genetischer Ebene als Menschen.

Daher können wir die allgemeine Art und Weise, wie eine Zelle Mutationen anhäuft, bei Schimpansen beobachten, weil sie diese Populationsereignisse nicht hatten. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass es, um zu verstehen, wie Mutationen in menschlichen Zellen akkumulieren, was für die Untersuchung von Tumoren von Bedeutung ist, sinnvoller ist, zu untersuchen, wie sie sich in anderen Primaten akkumulieren, als sie in menschlichen Populationen zu untersuchen, deren Signal durch Populationsereignisse zerstört wird.

"Krebsarten, wie Schimpansen und Gorillas, zeigen nur die vollständige Mutationslandschaft einer normalen menschlichen Zelle. Es sind wir Menschen mit einer weit zurückliegenden turbulenten Vergangenheit, die eine verzerrte Verteilung von Mutationen zeigen", fügt Arcadi Navarro, ICREA-Forschungsprofessor am IBE, Professor an der UPF und Co-Leiter der Studie, hinzu.

Die Studie weist darauf hin, dass die Erhaltung und Erforschung von Menschenaffen für das Verständnis der menschlichen Gesundheit sehr relevant sein könnte. David Juan, Co-Leiter der Studie, kommt zu dem Schluss, dass "sich im besonderen Fall der Tumorentwicklung andere Primaten als besseres Modell erwiesen haben, um zu verstehen, wie sich Tumore auf genetischer Ebene entwickeln, als der Mensch selbst. In Zukunft werden unsere nahen Verwandten vielleicht Licht in das Verständnis vieler anderer menschlicher Krankheiten bringen".

Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Spanisch finden Sie hier.

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