Internationales Krebsforschungsprojekt

Karte der Krebsgenome von besonderem Umfang

Ein internationales Team, darunter Wissenschaftler des Europäischen Laboratoriums für Molekularbiologie (EMBL), hat nach Angaben des EMBL die bisher umfassendste Studie über Krebsgenome abgeschlossen.

Diese Studie trägt zum grundlegenden Verständnis von Krebs bei und könnte neue Wege für Diagnose und Behandlung aufgezeigen. Eine wichtige Erkenntnis ist, dass es möglich ist, Mutationen im Genom zu identifizieren, die Jahre oder sogar Jahrzehnte vor dem Auftreten eines Tumors aufgetreten sind – was theoretisch eine neue Möglichkeit zur Krebsfrüherkennung werden könnte. Die Ergebnisse des Projekts werden heute in mehr als 20 Artikeln –  davon neun des EMBL – in Nature und den angeschlossenen Zeitschriften veröffentlicht. Weiterführendes Material zur Studie kann auf der EMBL Webseite zu dem Projekt gefunden werden.

Dr. Jan Korbel ist zuversichtlich, dass das Krebsgenom lösbar ist. © EMBL

Das Projekt "Pan-Cancer Analysis of Whole Genomes" ist eine Zusammenarbeit von mehr als 1 300 Wissenschaftlern und Klinikern aus 37 Ländern. Es umfasste die Analyse von mehr als 2 600 Genomen von 38 verschiedenen Tumorarten, wodurch eine riesige Ressource an primären Krebsgenomen geschaffen wurde. Dies war der Ausgangspunkt für 16 Arbeitsgruppen, die verschiedene Aspekte der Krebsentstehung, -verursachung, -progression und -klassifizierung untersuchen. „Diese riesige internationale Studie war nur dank der Arbeit und Zusammenarbeit von mehr als tausend Forschern und Klinikern aus aller Welt möglich, und ich möchte allen Beteiligten danken“, sagt Dr. Jan Korbel, Mitglied des Pan-Cancer-Lenkungsausschusses und Gruppenleiter am EMBL in Heidelberg. Die meisten bisherigen Studien haben sich auf das eine Przent des Genoms konzentriert, welches Proteine kodiert. Das Pan-Cancer-Projekt untersuchte detailliert die verbleibenden 99 % des Genoms.

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„Es gab in der Vergangenheit mehrere Studien, die sich mit Krebsgenomen befassten, aber diese Studien untersuchten in der Regel nur die proteincodierenden Gene“, erklärt Dr. Sebastian Waszak, ehemaliger Postdoc am EMBL. „Dies ist nur ein kleiner Bruchteil unseres genetischen Bauplans. Durch das Pan-Cancer-Projekt können wir nun besser verstehen, dass krebsverursachende Mutationen nicht nur in Genen, sondern auch in Regionen auftreten, die Gene an- und ausschalten.“ Das Pan-Cancer-Projekt hat die Methoden zur Analyse von Krebsgenomen erweitert und weiterentwickelt. Durch ihre Anwendung auf diesen großen Datensatz hat es neue Erkenntnisse über die Krebsbiologie gewonnen und wichtige Erkenntnisse aus früheren Studien bestätigt.

Zahlreiche Publikationen zum Projektabschluss
Die erste Welle von Ergebnissen wird heute veröffentlicht und zeigt, dass das Krebsgenom zwar endlich, aber enorm kompliziert ist. „Krebs ist komplex, und wir brauchen noch mehr Daten, um ihn vollständig zu verstehen. Ich bin jedoch überzeugt, dass das Krebsgenom lösbar ist: es kann verstanden werden“, erklärt Jan Korbel. Durch die Kombination der Sequenzierung des gesamten Krebsgenoms mit einer Reihe von Analysewerkzeugen waren die Forscher in der Lage, jede bei einem Krebs gefundene genetische Veränderung, alle Prozesse, die diese Mutationen hervorgerufen haben, und sogar die Reihenfolge der Schlüsselereignisse in der Lebensgeschichte eines Krebses zu charakterisieren.

Die Forscher stehen nach EMBL-Angaben damit kurz davor, alle an Krebs beteiligten biologischen Pfade zu katalogisieren und sind dabei sich ein vollständigeres Bild von ihren Aktionen im Genom zu machen. Bei fast allen analysierten Krebsarten wurde mindestens eine kausale Mutation gefunden, und es wurde festgestellt, dass die Prozesse, die Mutationen hervorrufen, äußerst vielfältig sind – von Veränderungen einzelner Buchstaben des DNA-Codes bis hin zur Neuordnung ganzer Chromosomen. Mehrere neue Regionen des Genoms, die das An- und Ausschalten von Genen steuern, wurden als Ziel von krebserzeugenden Mutationen identifiziert.

Der individuelle Apekt von Krebs
„Diese Arbeit hilft, eine seit langem bestehende medizinische Frage zu beantworten: Warum zwei Patienten mit scheinbar demselben Krebs sehr unterschiedliche Ergebnisse bei derselben medikamentösen Behandlung haben können. Wir zeigen, dass die Gründe für diese unterschiedlichen Verhaltensweisen in die DNA geschrieben sind. Das Genom eines jeden Patienten ist einzigartig, aber es gibt eine endliche Anzahl wiederkehrender Muster, so dass wir mit genügend großen Studien alle diese Muster identifizieren können, um Diagnose und Behandlung zu optimieren“, sagt Dr. Peter Campbell, Mitglied des Lenkungsausschusses, vom Wellcome Sanger Institute in Großbritannien.

Mit Hilfe einer Methode der 'Kohlenstoffdatierung' entdeckten die Forscher – unter Beteiligung von Dr. Moritz Gerstung und seiner Gruppe vom Europäischen Bioinformatik-Institut (EMBL-EBI) in Hinxton, Großbritannien –, dass es möglich ist, Mutationen im Genom zu identifizieren, die Jahre oder manchmal sogar Jahrzehnte vor dem Auftreten des Tumors aufgetreten sind – was theoretisch eine neue Möglichkeit zur Krebsfrüherkennung werden könnte. 

„Wir haben gelernt, dass Krebs der Endpunkt eines lebenslangen Evolutionsprozesses ist, der unsere Zellen antreibt. Dieser Prozess wird durch Mutationen im Genom der Zellen angetrieben. Diese Mutationen treten im Laufe des Alters auf. Normalerweise haben diese Mutationen keine Folgen, aber manchmal können die Folgen dramatisch sein“, sagt Gerstung. „Dieser Prozess kulminiert normalerweise in den Jahrzehnten vor der Krebsdiagnose, aber in einigen Fällen konnten wir Veränderungen feststellen, die so alt sind wie der Patient.“

Ausblick
Tumorarten könnten durch die Untersuchung der Muster genetischer Veränderungen im gesamten Genom genau identifiziert werden. Dies hat das Potenzial, die Diagnose von Krebserkrankungen eines Patienten zu erleichtern, deren Art durch herkömmliche klinische Tests nicht bestimmt werden konnte. Die Kenntnis des genauen Tumortyps könnte auch dazu beitragen, die Behandlung auf bestimmte Patienten zuzuschneiden.

„Die Ergebnisse des Pan-Krebs-Projekts werden Patienten, die bereits an Krebs erkrankt sind, in dem Maße helfen, dass wir jetzt eine viel bessere molekulare Erklärung dafür haben, was ihren Krebs antreiben könnte. So haben wir jetzt ein besseres Panorama, welche Mutationen wahrscheinlich ihre Krankheit verursachen. Und wenn wir wissen, was die Krankheit verursacht, haben wir eine bessere Chance, sie zu behandeln“, sagt Joachim Weischenfeldt, Gruppenleiter am Biotech Research & Innovation Centre in Kopenhagen.

Zusätzlich zu den bereits gemachten Entdeckungen stattet das Pan-Cancer-Projekt die Wissenschaftler mit einer umfassenden Ressource für die Krebsgenomforschung aus, einschließlich der Rohdaten zur Genomsequenzierung, Software für die Krebsgenomanalyse und mehrere interaktive Websites, die verschiedene Aspekte der Pan-Krebs-Projektdaten untersuchen. „Wir haben eine Ressource für die wissenschaftliche Gemeinschaft eingerichtet, um die Krebsforschung voranzutreiben“, sagt Jan Korbel.

Quelle: EMBL

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