Forscher haben einen merkwürdigen Unterschied zwischen der DNA von Krebszellen und der von gesunden Zellen entdeckt, und dieser Befund könnte zu einer neuen Blutuntersuchung auf Krebs führen.
Der Unterschied? Krebs-DNA hat laut einer neuen Studie eine ziemlich starke Affinität zu Gold. Dieses Merkmal scheint bei Krebs-DNA im Allgemeinen unabhängig von der Art des Krebses üblich zu sein, sagten die Forscher.
Ausgehend von dieser Erkenntnis entwickelten die Forscher einen neuen Test, bei dem Goldnanopartikel zum Nachweis von Krebs verwendet werden. Die Goldpartikel ändern ihre Farbe in Abhängigkeit davon, ob Krebs-DNA vorhanden ist oder nicht. Das Ergebnis war ein einfacher und schneller Test, der laut der heute (4. Dezember) in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlichten Studie Krebs in nur 10 Minuten erkennen konnte.
"Sie können es am Auge erkennen - so einfach ist das", sagte der leitende Autor der Studie, Matt Trau, Professor und leitender Gruppenleiter am australischen Institut für Bioingenieurwesen und Nanotechnologie der Universität von Queensland, in einer Erklärung.
Die Arbeit ist jedoch vorläufig und es sind noch viel mehr Forschungsarbeiten erforderlich, bevor dieser Test für Patienten nützlich sein könnte, sagten externe Experten gegenüber Live Science.
Krebs-DNA "Methylscape"
Die neue Studie konzentrierte sich auf das "Epigenom" oder chemische Modifikationen der DNA, die Gene "ein" oder "aus" schalten. Diese Modifikationen verändern nicht die DNA-Sequenz, sondern beeinflussen, wie Zellen Gene "lesen". Ein Beispiel für eine epigenetische Veränderung ist die DNA-Methylierung, die Addition einer Methylgruppe oder einer "chemischen Kappe" an einen Teil des DNA-Moleküls. Diese Modifikation verhindert, dass bestimmte Gene exprimiert werden.
Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass sich das Muster der DNA-Methylierung in Krebszellen von dem in gesunden Zellen unterscheidet. Insbesondere weist Krebs-DNA Cluster von Methylgruppen an bestimmten Stellen und fast keine Methylierung an anderer Stelle auf, während die Methylgruppen normaler DNA gleichmäßiger über das gesamte Genom verteilt sind. Die Forscher nannten dieses Methylierungsmuster die "Methylierungslandschaft" oder "Methyllandschaft".
Und obwohl diese "Methyllandschaft" als Biomarker für Krebs dienen könnte, hatten die Forscher keine gute Möglichkeit, sie zu erkennen.
Anstatt sich auf die Methylierung selbst zu konzentrieren, untersuchten die Forscher in der neuen Studie, wie sich die Methylierung auf die Gesamtstruktur und die chemischen Eigenschaften der Krebs-DNA auswirkt.
Die Forscher fanden heraus, dass die Methyllandschaft der Krebs-DNA dazu führt, dass sich DNA-Fragmente zu 3D- "Nanostrukturen" falten, die eine Affinität zu Gold aufweisen. Im Gegensatz dazu faltet sich normale DNA auf etwas andere Weise, was nicht zu einer so starken Affinität für Gold führt, sagten die Forscher.
Daher entwickelten die Forscher einen Test, der diese Fähigkeit der Krebs-DNA ausnutzt, an Gold zu haften. Wenn Krebs-DNA vorhanden ist, nehmen die Goldnanopartikel eine andere Farbe an als wenn keine Krebs-DNA vorhanden ist. Der Test kann "zirkulierende freie DNA" oder DNA verwenden, die von Krebs oder gesunden Zellen ins Blut freigesetzt wird.
Die Forscher haben ihre Technologie an etwa 200 Proben von Krebspatienten und gesunden Menschen getestet und festgestellt, dass der Test bei der Erkennung von Krebs bis zu 90 Prozent genau war.
Neuer Krebstest?
Dr. Jeffrey Weber, der stellvertretende Direktor des Perlmutter Cancer Center an der Langone Health der New York University, nannte die neue Studie "Great Science" und begrüßte die Idee, nach einer Möglichkeit zu suchen, die Krebs-DNA-Methyllandschaft zu erkennen. Weber, der nicht an der Studie beteiligt war, sagte jedoch, die Arbeit sei "nur der Anfang". Er fügte hinzu, dass größere Studien erforderlich sind, um die Genauigkeit des Tests zu bewerten und um festzustellen, ob er im Vergleich zu bestehenden Tests für Patienten nützlich sein könnte.
"Es wird eine Menge Arbeit sein, diese Art von in eine echte, klinisch nützliche zu verwandeln", sagte Weber gegenüber Live Science.
Joyce Ohm, außerordentliche Professorin für Onkologie am Roswell Park Comprehensive Cancer Center in Buffalo, New York, stimmte zu, dass die Arbeit "ein aufregender potenzieller Fortschritt" bei der Suche nach einem allgemeinen epigenetischen Biomarker für Krebs ist. Aber sie fügte hinzu, dass die Studie "zu diesem Zeitpunkt ein sehr grundsätzlicher Beweis" sei.
Derzeit erkennt der Test nur das Vorhandensein von Krebs, nicht die Art des Krebses. Es ist auch unklar, wie hoch die Krebs-DNA genau sein muss, damit der Test funktioniert, was sich darauf auswirken würde, wie früh im Verlauf der Krankheit der Test angewendet werden könnte, sagten die Forscher.
In seiner jetzigen Form wäre der Test als Screening-Test weniger anwendbar, da er keine Krebsarten erkennen kann, sagte Ohm gegenüber Live Science. Aber wenn die Technik weiterentwickelt wird, wäre die vielleicht unmittelbarste mögliche Anwendung die Überwachung bestehender Krebspatienten auf das Wiederauftreten von Krankheiten, sagte sie.
Die Forscher räumten ein, dass ihr Test weiter untersucht werden muss, "aber er sieht als unglaublich einfacher" universeller Marker "für Krebs wirklich interessant aus", sagte Trau in der Erklärung. Es ist auch attraktiv "als eine sehr zugängliche und kostengünstige Technologie, die keine komplizierten Laborgeräte wie DNA-Sequenzierung erfordert", sagte er.
