Zwei charakteristische Muster von DNA-Schäden gefunden

Für das erste Mal, konnten Forscher des Wellcome Trust Sanger Institute und ihre Mitarbeiter in menschlichen Krebserkrankungen zwei charakteristische Muster der durch ionisierende Strahlung verursachten DNA-Schäden identifizieren. Diese Fingerabdruck-Muster könnten es Ärzten nun ermöglichen, zu erkennen, welche Tumore durch Strahlung verursacht wurden, und zu untersuchen, ob sie anders behandelt werden sollten.

Die heute in Nature Communications veröffentlichten Ergebnisse werden auch dazu beitragen, zu erklären, wie Strahlung Krebs verursachen kann.

Ionisierende Strahlung, wie Gammastrahlen, Röntgenstrahlen und radioaktive Partikel, kann Krebs verursachen, indem sie die DNA schädigt. Wie dies geschieht oder wie viele Tumore durch Strahlenschäden verursacht werden, war jedoch nicht bekannt.

Vorangegangene Arbeiten zu Krebs hatten gezeigt, dass DNA-Schäden oft einen molekularen Fingerabdruck, eine so genannte Mutationssignatur, auf dem Genom einer Krebszelle hinterlassen. Die Forscher suchten nach Mutationssignaturen bei 12 Patienten mit sekundären strahlenassoziierten Tumoren und verglichen diese mit 319, die keiner Strahlung ausgesetzt waren.

„Um herauszufinden, wie Strahlung Krebs verursachen könnte, untersuchten wir die Genome von Krebserkrankungen, die durch Strahlung verursacht wurden, im Vergleich zu Tumoren, die spontan entstanden waren. Durch den Vergleich der DNA-Sequenzen fanden wir zwei Mutationssignaturen für Strahlenschäden, die unabhängig vom Krebstyp waren. Anschließend überprüften wir die Ergebnisse mit Prostatakrebsen, die bestrahlt oder nicht bestrahlt worden waren, und fanden wieder dieselben zwei Signaturen. Diese Mutationssignaturen helfen uns zu erklären, wie hochenergetische Strahlung die DNA schädigt.“

Dr. Peter Campbell, Leiter der Studie und Leiter des Cancer Genome Project am Wellcome Trust Sanger Institute

Eine Mutationssignatur ist eine Deletion, bei der eine kleine Anzahl von DNA-Basen herausgeschnitten wird. Die zweite wird als balancierte Inversion bezeichnet, bei der die DNA an zwei Stellen durchtrennt wird, das mittlere Stück sich umdreht und in der entgegengesetzten Orientierung wieder zusammengefügt wird. Ausgewogene Inversionen kommen im Körper nicht natürlich vor, aber hochenergetische Strahlung könnte genug DNA-Brüche zur gleichen Zeit verursachen, um dies zu ermöglichen.

„Ionisierende Strahlung verursacht wahrscheinlich alle Arten von Mutationsschäden, aber hier können wir zwei spezifische Arten von Schäden sehen und ein Gefühl dafür bekommen, was mit der DNA passiert. Strahlenschauer zerhacken das Genom und verursachen viele Schäden gleichzeitig. Dies scheint den DNA-Reparaturmechanismus in der Zelle zu überwältigen, was zu den DNA-Schäden führt, die wir sehen.“

Dr. Sam Behjati, klinischer Forscher am Sanger Institute und dem Department of Paediatrics, University of Cambridge

„Dies ist das erste Mal, dass Wissenschaftler in der Lage waren, die durch ionisierende Strahlung verursachten Schäden an der DNA zu definieren. Diese Mutationssignaturen könnten ein Diagnosewerkzeug sowohl für einzelne Fälle als auch für Gruppen von Krebserkrankungen sein und uns helfen herauszufinden, welche Krebsarten durch Strahlung verursacht werden. Sobald wir dies besser verstehen, können wir untersuchen, ob sie gleich oder anders als andere Krebsarten behandelt werden sollten.“

Professor Adrienne Flanagan Eine kooperierende Krebsforscherin vom University College London und dem Royal National Orthopaedic Hospital