Das Modell zeigt die Geburt und Verbreitung von Krebs aus einer einzelnen Zelle

Wissenschaftler haben herausgefunden, warum die meisten krebsgefährdeten Zellen gutartig bleiben und keine Tumoren bilden; Es gibt einen wichtigen Schritt, der die Zelle zurück in das Stammzellenstadium bringt, der stattfinden muss, damit sich ein Tumor bilden kann. Sie entdeckten dies, nachdem sie beobachtet hatten, wie Zebrafische mit menschlichen Krebsgenen Melanome entwickeln, bei denen sie Zeuge des seltenen Ereignisses der Geburt eines Tumors aus einer einzigen Zelle wurden.
Die Wissenschaftler fanden heraus, dass der Beginn des Melanoms eine Veränderung mit sich bringt, die eine einzelne krebsanfällige Zelle zurück in einen Stammzellenzustand bringt.

Die Entdeckung - berichtet in a Wissenschaft Papier - könnte die Art, wie wir Melanom und andere Krebsarten verstehen, verändern und könnte zu Medikamenten führen, die Krebs verhindern, indem sie die Gene blockieren, die dieses Schlüsselereignis auslösen.

Es löst ein Rätsel, das Krebsforscher verwirrt: Warum manche Zellen im Körper Genmutationen - so genannte Onkogene - tragen, die bei Krebs vorkommen, sich aber nicht vollständig wie Krebs verhalten.

Das Melanom, das in Melanozyten beginnt - Zellen, die das Melanin bilden, das der Haut Farbe verleiht - ist ein gutes Beispiel dafür. Die Mehrheit der Hautmale trägt Krebsmutationen in ihren Melanozyten, aber sie wandeln sich selten zu Melanomen um.

Erstautor Dr. Charles Kaufman, Dozent für Medizin am Dana-Farber Cancer Institute der Harvard Medical School in Cambridge, MA, sagt:

"Wir fanden heraus, dass der Beginn von Krebs nach der Aktivierung eines Onkogens oder dem Verlust eines Tumorsuppressors auftritt und eine Veränderung mit sich bringt, die eine einzelne Zelle zurück in einen Stammzellenzustand bringt."

Er und seine Kollegen sagen, dass ihre Beweise die Idee des "Krebsfelds" unterstützen, wo Krebszellen auf Krebs vorbereitet werden können, aber nicht wirklich bösartig werden, bis ein Schlüsselereignis eintritt. Ihre Studie zeigt, dass dieses Schlüsselereignis ein zusätzlicher Schritt ist, der eine vorbereitete Zelle zurück in einen Stammzellenzustand bringt.

Das Zebrafisch-Modell überwindet Herausforderungen bei der Erforschung der Entstehung von Krebs

Zu untersuchen, wie Krebs in Zellen beginnt, ist eine Herausforderung, sagen die Forscher, denn das Auftauchen der ersten Tumorzelle ist selten, in lebenden Organismen nicht einfach zu visualisieren, und sobald sie auftaucht, dehnt sie sich schnell aus und bildet die Tumormasse.

Um diese Herausforderungen zu bewältigen, entschied sich das Team Zebrafische zu verwenden. Dr. Kaufman sagt, es wird geschätzt, dass nur eine in Dutzenden oder Hunderten von Millionen von Zellen in einem Mol schließlich ein Melanom bildet. Aber weil sie viele Zebrafische züchten können, können sie nach diesen seltenen Ereignissen suchen.

Das Team entwickelte Zebrafische mit zwei genetischen Merkmalen, die im Melanom vorkommen - der Anwesenheit der menschlichen Krebsmutation BRAFV600E und dem Fehlen des Tumorsuppressorgens p53.

Sie konstruierten auch den Fisch. Wenn also in irgendeiner Zelle ein Gen namens Crestin angeschaltet wurde, würde diese Zelle eine grün fluoreszierende Farbe haben.

Ein eingeschalteter Crestin-Gen signalisiert, dass ein genetisches Programm, das in Stammzellen vorkommt, aktiv ist. Das Programm ist mit der Entwicklung der "Neuralleiste" verbunden, einer temporären Gruppe von Zellen, die in der frühen embryonalen Entwicklung auftritt und viele verschiedene Zelltypen einschließlich Melanozyten hervorbringt.

Crestin schaltet normalerweise nach der Embryonalentwicklung ab, aber manchmal - aus Gründen, die noch entdeckt werden müssen - schalten dieses und andere Gene im Programm in bestimmten Zellen wieder an.

Die Entdeckung könnte zu einem genetischen Test führen, um verdächtige Maulwürfe zu finden

Die Forscher entdeckten in 30 der von ihnen entwickelten Fische eine kleine Gruppe grün leuchtender Zellen. In allen 30 Fällen wuchsen die Cluster zu Melanomen.

Seniorautor Leonard Zon, Professor für Stammzellen und regenerative Biologie an der Harvard University und auch am Boston Children's Hospital, sagt:

"Ab und zu sahen wir einen grünen Fleck auf einem Fisch. Als wir ihnen folgten, wurden sie zu 100% zu Tumoren."

In zwei Fällen sahen die Forscher eine einzelne grün leuchtende Zelle teilen und schließlich eine Tumormasse bilden. Diese Beobachtungen zeigen, dass die Aktivierung der Crestin-Gene eng mit der Geburt von Melanomen verbunden ist.

"Was an dieser Gruppe von Genen cool ist", sagt Prof. Zon, "ist, dass sie auch beim menschlichen Melanom aktiviert werden."

Die Forscher glauben, dass ihre Entdeckung zu einem neuen Gentest für verdächtige Maulwürfe führen könnte, der bestimmt, ob sie Zellen enthalten, bei denen das Stammzellenprogramm aktiviert ist.

Sie untersuchen auch die DNA-Elemente - sogenannte Super-Enhancer -, die das genetische Programm steuern. Diese arbeiten epigenetisch - sie markieren die DNA, ohne den zugrunde liegenden Code zu verändern - und ähneln in ähnlicher Weise dem Zebrafisch und dem menschlichen Melanom und könnten potentielle Angriffspunkte für Medikamente sein, die verhindern, dass Maulwürfe krebsartig werden.

Im folgenden Video berichtet Prof. Zon über ihre Erforschung der Entstehung von Krebs und ihrer Arbeit mit dem Zebrafisch-Melanom-Modell:

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