Krebsdiagnostik: mC-Gehalt zielgenau erkennen

13. Mai 2014
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Wissenschaftler entwickelten nun eine Methode für den direkten Nachweis von epigenetischen DNA-Modifikationen an beliebigen Orten im Erbgut. Ihre Forschungsergebnisse könnten neue Perspektiven für die Krebsdiagnostik eröffnen.

Der Körper eines erwachsenen Menschen besteht aus über 200 Zelltypen, die so unterschiedlich ausfallen wie etwa Neuronen, Immunzellen oder die Eizelle, obwohl sie dasselbe Genom besitzen. Wie wird diese enorme Vielgestaltigkeit erreicht? Der Schlüssel hierfür sind Unterschiede in den Genexpressionsmustern der Zellen. Diese werden maßgeblich durch epigenetische Modifikationen der Desoxyribonukleinsäure (DNA) gesteuert. Die wichtigste dieser Modifikationen im Menschen ist das 5-Methylcytosin (mC), das durch Methylierung von Cytosin (C) gebildet und häufig in inaktiven Genen gefunden wird. Dies ist für die Krebsforschung von besonderem Interesse, da es auch auf viele sogenannte Tumor-Suppressor-Gene zutrifft – jene Gene, die bei einer Tumorzelle den Zelltod einleiten, um eine weitergehende Schädigung des Organismus zu verhindern.

In der Medizin ist mC daher ein wichtiger Biomarker für Krebsgewebe und besitzt exzellente Perspektiven für die Diagnostik. Allerdings ist die Aufspürung von mC ausgesprochen problembehaftet, da herkömmliche Methoden für die Unterscheidung von mC und Cytosin nicht direkt und zielgenau an einem vom Anwender gewählten Ort im Genom – etwa einem krebsrelevanten Gen – durchgeführt werden können.

TALEs: gezielte Aufspürung von mC

Die Arbeitsgruppe von Dr. Daniel Summerer, Leiter der Arbeitsgruppe „Chemische Biologie des Genetischen Codes“ an der Universität Konstanz, hat nun eine Methode entwickelt, um genau dies zu leisten. Die Chemiker studierten die DNA-Bindungseigenschaften sogenannter TALEs (Transcription-activator-like effectors), die so „programmiert“ werden können, dass sie beliebige DNA-Sequenzen selektiv erkennen. Hierbei fanden die Forscher heraus, dass TALEs eine sehr hohe, robuste und ebenfalls programmierbare Sensitivität für mC in DNA-Präparationen besitzen. Somit ermöglichen TALEs die direkte Erkennung sowohl der Sequenz als auch des mC-Gehalts einer DNA. Dies nutzten die Forscher für die gezielte Aufspürung von mC in einem großen eukaryontischen Genom.

Grzegorz Kubik, Erstautor der Studie, erläutert: „Uns fasziniert insbesondere die Vielseitigkeit der TALE-Proteine hinsichtlich epigenetischer Studien. TALEs sind zum Beispiel auch direkt in lebenden Zellen anwendbar und könnten daher sogar neue Therapieansätze versprechen – wir stehen in diesem Feld erst ganz am Anfang.“

Originalpublikation:


Programmable and highly resolved in vitro detection of genomic 5-methylcytosine by TALEs
Grzegorz Kubik et al.; Angew. Chem. Int. Ed., doi: 10.1002/anie.201400436; 2014

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1 Kommentar:

Gast
Gast

Naja, Potential für TALENs sehe ich doch eher bei ihrer klassischen Verwendung für die in vivo Mutagenese genomischer Sequenzen z.B. in kultivierten Zellen. Da mag es relevant sein, eine Mutation abhängig vom Methylierungsstatus durchzuführen.

Für die Analyse von DNA-Methylierungsmustern bieten sich doch eher die “klassischen” Bisulfit-basierten Sequenzierungstechniken an (RRBS oder neuerdings auch WGBS) an. Wenn man es wirklich zielgericht für bestimmte Stellen (z.B. Tumorsupressorgene) haben will, gibt es schon Microarrays zur Untersuchung DNA-Methylierung (z.B. Illumina Infinium BeadArray).

Gut, ist aber auch nur die Pressemeldung der Uni Konstanz und kein recherchierter Artikel.

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