06.10.2022 - University of Bath

Haben menschliche Embryonen und Krebs die gleiche Ausgangssituation?

Die Genaktivität unmittelbar nach der Befruchtung lässt Rückschlüsse darauf zu, wie sich ein Embryo bildet. Wissenschaftler fragen nun, ob Krebs auf die gleiche Weise beginnt

Im Moment der Befruchtung sind die Gene im befruchtenden Spermium und in der Eizelle ausgeschaltet. Damit sich ein neuer Embryo entwickeln kann, müssen sie eingeschaltet werden - aber wie?

Die Antwort ist unbekannt, was für ein so grundlegendes Ereignis am Anfang des embryonalen Lebens bemerkenswert erscheint. Jahrzehntelang dachte man, dass die Gene in menschlichen Embryonen nach der Befruchtung mehrere Tage lang still sind. Neuere Erkenntnisse zeigen jedoch, dass sie fast sofort eingeschaltet werden.

Jetzt, da dies erkannt wurde, haben Wissenschaftler das vielleicht erste Modell erstellt, das zeigt, wie der Schalter funktioniert, um die embryonale Entwicklung einzuleiten.

Das Modell wurde von Professor Tony Perry vom Fachbereich Biowissenschaften der Universität Bath im Vereinigten Königreich zusammen mit seinen Kollegen Dr. Maki Asami, ebenfalls in Bath, sowie Dr. Brian Lam und Professor Giles Yeo von der Universität Cambridge entwickelt. Ihre Arbeit ist in der Zeitschrift Trends in Cell Biology veröffentlicht.

Das Modell legt nahe, dass die unzähligen Ereignisse, die mit der Befruchtung einhergehen, synergetisch wirken, um die Genexpression des Embryos zu aktivieren. Um zu verdeutlichen, dass die Umschaltung zu Beginn der Entwicklung erfolgt, lehnt sich das Stück an Under Milk Wood von Dylan Thomas an: "To begin at the beginning".

Professor Perry und seine Kollegen haben das Modell erweitert, um etwas ganz Erstaunliches vorauszusagen: dass der Schalter, der die Embryonalentwicklung einleitet, auch Krebs auslösen kann.

Der Beginn von Krebs und embryonalem Leben

Wenn Krebs diagnostiziert wird, ist die Krankheit oft schon fortgeschritten, und in einigen Fällen läuft die Zeit davon. Wir wissen wenig darüber, wie viele Krebserkrankungen entstehen. Es ist vielleicht so, als würde man das blaue Zündpapier eines Feuerwerks anzünden, das längst verglüht ist, wenn man die funkelnde Farbenpracht sieht. Wie können wir die Natur dieser Lunte entdecken, damit wir sie, sobald sie angezündet ist, entdecken und löschen können, bevor sich Krebs entwickelt?

An dieser Stelle kommt ein besseres Verständnis des Beginns des embryonalen Lebens ins Spiel. Die Gene in einem Embryo brauchen einen Schalter, um nach der Befruchtung in Gang zu kommen, ähnlich wie das Zündpapier bei Krebs.

Professor Perry und sein Team haben bereits herausgefunden, dass an diesem Schalter in Embryonen Gene, so genannte Onkogene, beteiligt sind, die bei Krebs eine Schlüsselrolle spielen.

Es gibt viele Prozesse und Akteure, die an der Embryonalentwicklung beteiligt sind und deren Rolle wir noch nicht verstanden haben. Wir wissen zum Beispiel nicht, wie der Startschalter aktiviert wird.

"Der Schalter, der die Genexpression des Embryos aktiviert, hängt wahrscheinlich mit Veränderungen in der Art und Weise zusammen, wie das embryonale Genom verpackt ist, die als epigenetische Veränderungen bezeichnet werden, aber wir wissen nicht, um welche Veränderungen es sich dabei handelt und wie sie gesteuert werden", so Professor Perry. Wie kann diese unvollständige Vorstellung von Embryonen zum Verständnis von Krebs genutzt werden?

Mit Embryonen die Entstehung von Krebs verstehen

Der Prozess der Befruchtung ist vorhersehbar, und die Bildung eines neuen Embryos (z. B. eines Mäuseembryos) kann in allen Phasen in einer Schale untersucht werden. Dies ist bei Krebs nicht der Fall, dessen Entstehung in der kontrollierten Umgebung eines Labors noch nicht untersucht werden kann. Die Untersuchung von Embryonen ermöglicht es uns, den embryonalen Schalter zu identifizieren und herauszufinden, wie er aktiviert wird. Dies wird uns zeigen, wo wir suchen müssen, um den Ursprung von Krebs zu erhellen: die Beleuchtung des blauen Papiers.

"Dieser Ansatz ist vielversprechend, da wir derzeit keine Möglichkeit haben, die auslösenden Ereignisse von Krebs zu untersuchen", so Professor Perry.

"Auf molekularer Ebene wissen wir nicht einmal, wie das blaue Papier aussieht. Das Verständnis des Schalters, der einen neuen Embryo in Gang setzt, bietet eine experimentelle Plattform, um herauszufinden, wie die Lunte bei Krebs gezündet wird".

Die Idee befindet sich noch in einem frühen Stadium, aber sie geht von einem Modell aus, wie gesunde Embryonen auf natürliche Weise gebildet werden: Sie beginnen am Anfang. Wenn das Modell richtig ist, wird es ein neues und nutzbares Fenster zu den Prozessen öffnen, die Krebs auslösen, lange bevor eine klinische Krankheit diagnostiziert wird.

Dies verspricht zu gegebener Zeit neue diagnostische Marker, die zur Vorbeugung und Verhütung von Krebs eingesetzt werden können.

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