“Wenn die Tumorstammzellen besser erforscht wären, könnte man die Leistungsfähigkeit der Krebsbehandlung deutlich verbessern!”

Ich arbeite in der Gruppe von Karsten Rippe seit Januar 2007. Chromatinorganisation und Zelldifferenzierung ist das Thema.

Zellen sind die Bausteine aller Lebewesen. Alle Zellen des menschlichen Körpers enthalten grundsätzlich die gleiche DNA-Sequenz. Sie trägt sämtliche genetischen Informationen und hat die Form einer langen Kette mit vier Bausteinen: A, T, C, und G. Je nach ihrer Reihenfolge in der DNA-Sequenz bilden diese den einzigartigen Bauplan eines Menschen. Zellen können durch Verwendung verschiedener DNA-Teilsequenzen zahlreiche Sonderaufgaben erfüllen – sie werden beispielsweise zu Muskelzellen, Leberzellen oder Hautzellen.

Innerhalb der Zelle sorgen komplexe Mechanismen dafür, dass das richtige DNA-Programm für die gewünschte Funktion ausgewählt wird. Einer dieser Mechanismen ist die Verpackung der DNA im Zellkern. Die negativ geladene DNA wird um kleine, positiv geladene Histon-Proteine gewickelt. Diese Struktur heißt Chromatin, abgeleitet vom griechischen Wort Chroma (= Farbe). Sie heißt deshalb so, weil sie sich leicht färben und dann unter dem Lichtmikroskop untersuchen lässt.

Je nachdem, wie die DNA im Zellkern angeordnet ist, wird der Zugriff auf die DNA-Sequenz moduliert. In Chromatinbereichen, in denen die DNA besonders dicht verpackt ist, kann sie nicht ausgelesen werden, so dass die Gene in diesen Bereichen inaktiv sind. In anderen Chromatinbereichen lässt sich die DNA-Sequenz leicht auslesen und die Gene sind aktiv. Unterschiede in der Chromatinorganisation bestimmen also neben anderen Regulierungsmechanismen die Zellfunktion.

Neben den spezialisierten Zellen sind im Körper aber auch sogenannte Stammzellen zu finden. Sie wissen noch nicht, zu was für einer Zelle sie sich weiterentwickeln sollen. Stammzellen teilen sich entweder immer weiter in neue Stammzellen (das ist die Selbsterneuerung), oder sie werden differenziert und können zu einer spezialisierten Zellart werden, die sich nur noch wenige Male teilen kann. Diese Pluripotenz und die einzigartige Eigenschaft von Stammzellen, sich praktisch unbegrenzt teilen zu können, spiegeln sich in einigen Merkmalen der Chromatinorganisation wieder. Gerät der Zellteilungsmechanismus allerdings außer Kontrolle, ist das sehr gefährlich, denn dann propagieren die Zellen unkontrolliert weiter und bilden einen Tumor.

Interessanterweise hat man festgestellt, dass bei vielen Formen von Krebserkrankungen nur sehr wenige Tumorzellen überhaupt die Fähigkeit haben, einen neuen Tumor zu bilden. Diese sogenannten tumorbildenden Zellen wuchern unbegrenzt weiter, bis sie schließlich zu anderen Tumorzellen werden. Darin ähneln sie den Stammzellen in gesundem Gewebe und werden aus diesem Grund auch Tumorstammzellen genannt. Sie teilen sich nur langsam und sprechen daher nicht so gut auf die übliche Chemotherapie an, die auf sich schnell teilende Zellen abgestimmt ist.

Wenn die Tumorstammzellen besser erforscht wären, könnte man die Leistungsfähigkeit der Krebsbehandlung deutlich verbessern. Aus diesem Grund charakterisieren wir die Chromatinorganisation in Tumorstammzellen aus Gehirntumoren und vergleichen sie mit anderen Tumorzellen. Dabei gehen wir davon aus, dass die räumliche Anordnung des Chromatins in diesen Zellen maßgeblich dafür ist, wie sich die Zelle entwickeln wird und ob sie neue Tumorstammzellen bildet oder nicht.

Zu diesem Zweck vergleichen wir Tumorstammzellen mit normalen Stammzellen auf ihre Chromatineigenschaften hin und untersuchen, ob diese mit der Pluripotenz der Zelle und ihrem Selbsterneuerungspotential zusammenhängen.