Einige lange nicht-kodierende RNAs erleichtern die Vermehrung von Krebszellen. nobeastsofierce / Shutterstock
Zellen sind die Grundbausteine aller Lebewesen. Um also fast jede Krankheit oder jeden Zustand - einschließlich Krebs - behandeln oder heilen zu können, müssen Sie zunächst ein grundlegendes Verständnis der Zellbiologie haben.
Während Forscher ein ziemlich gutes Verständnis dafür haben, was jede Komponente einer Zelle tut, gibt es immer noch Dinge, die wir nicht über sie wissen - einschließlich der Rolle, die einige RNA-Moleküle in einer Zelle spielen. Die Antwort darauf zu finden, könnte der Schlüssel zur Entwicklung weiterer Krebsbehandlungen sein, was unsere Forschung aufdecken wollte.
Drei Arten von Molekülen tragen Informationen in einer Zelle, und jedes dieser Moleküle erfüllt seine eigene wichtige Funktion. Die erste ist DNA, die fest verdrahtete genetische Informationen enthält (wie ein Handbuch). Die zweite, RNA, ist eine temporäre Kopie einer bestimmten Anweisung, die von DNA abgeleitet ist. Zuletzt werden die Proteine produziert, die dank der von der RNA bereitgestellten Informationen produziert werden. Diese Proteine sind die „Arbeitspferde“ der Zellen, die bestimmte Funktionen erfüllen, z. B. die Unterstützung der Zellen bei der Bewegung, Reproduktion und Energieerzeugung.
In Übereinstimmung mit diesem Modell wurde RNA lange Zeit als nichts anderes als ein Vermittler zwischen DNA und Proteinen angesehen. Aber Forscher beginnen zu entdecken, dass RNA viel mehr als ein Vermittler ist. Tatsächlich kann dieses übersehene Molekül das Geheimnis des Fortschreitens des Krebses enthalten.
Unsere Forschungsgruppe vor kurzem entdeckt Eine neue Art von RNA, die das Fortschreiten des Krebses vorantreibt, ohne Protein zu produzieren. Wir glauben, dass diese Art der Entdeckung den Weg für eine völlig neue Art der Bekämpfung von Krebszellen ebnen könnte. Um zu verstehen, wie dies möglich ist, ist es zunächst wichtig, die verschiedenen Arten von RNA zu kennen, die wir in unserem Körper haben.
Das Geheimnis der RNA
Nur etwa 1% der DNA wird in RNAs kopiert, die Proteine bilden. Andere RNAs helfen bei der Produktion von Proteinen. Es wurde lange angenommen, dass der Rest (bekannt als nicht-kodierende RNAs) keine Funktion im menschlichen Körper erfüllt. Jüngste Studien stellen diese Annahmen jedoch in Frage und zeigen, dass diese „nutzlosen“ RNAs tatsächlich eine Leistung erbringen sehr spezifischer Zweck. Tatsächlich regulieren diese „nicht-kodierenden“ RNAs die Funktionen vieler Gene und steuern so wichtige Aspekte des Lebens der Zellen (wie z. B. ihre Fähigkeit, sich zu bewegen).
Der am häufigsten vorkommende Typ nichtkodierender RNAs sind lange nichtkodierende RNAs (lncRNAs). Dies sind lange Moleküle, die mit vielen verschiedenen Molekülen in der Zelle interagieren. Und wie Forscher jetzt herausgefunden haben, ermöglichen diese komplexen Strukturen, dass viele verschiedene Funktionen zwischen Zellen stattfinden.
Beispielsweise „greifen“ einige lncRNAs nach verschiedenen Proteinen und sammeln sie, um in einem bestimmten Zellraum zu arbeiten - beispielsweise im selben Gensegment. Diese Funktion ist wichtig, um die Inaktivierung einiger Gene während der Entwicklung zu steuern.
Wie Zellen DNA in Protein verwandeln. Ausgefallene Tapis / Shutterstock
Im Gegensatz zu anderen Proteinen im Körper können wir die Funktion eines lncRNA-Moleküls jedoch nicht einfach anhand seiner DNA-Sequenz identifizieren. Wenn wir seine normale Funktion nicht kennen, können wir auch die Rolle dieses Moleküls bei der Verursachung von Krankheiten, einschließlich Krebs, nicht untersuchen.
LncRNAs und Krebs
Unsere Forschungsgruppe - und andere - beginnen, die vielen wichtigen Funktionen von lncRNAs bei der Krebsentwicklung zu verstehen. Zum Beispiel wissen wir, dass einige lncRNAs es Krebszellen erleichtern, sich zu vermehren, mit nahe gelegenen Zellen zu interagieren und dem körpereigenen Immunsystem zu entkommen. Im Gegensatz zu Proteinen, die in verschiedenen Zelltypen vorhanden sind, ist jede lncRNA in einem bestimmten Zelltyp vorhanden und kann in Körperflüssigkeiten wie Blut nachgewiesen werden. Diese Eigenschaften machen sie zu sehr attraktiven diagnostischen und therapeutischen Instrumenten.
In unsere neueste Arbeithaben wir eine lncRNA identifiziert, die in der aggressivsten Form von Prostatakrebs vorliegt. Um diese spezifische lncRNA zu entdecken, analysierten wir RNA-Profile von Hunderten von Prostatakrebspatienten. Wir fanden heraus, dass diese lncRNA häufig nur mit den aggressivsten Formen assoziiert war.
Wir fanden auch heraus, dass diese lncRNA zwei getrennte Funktionen hat: eine im Zellkern (der „Kern“ der Zellen, der die DNA enthält) und eine im Zytoplasma (der äußere Teil einer Zelle, der verschiedene Organellen enthält (wie Mitochondrien). Im Zellkern bindet die lncRNA an ein Protein und lenkt es an einen bestimmten DNA-Abschnitt, wo es ein Gen aktivieren kann. Dieser Mechanismus verbessert die Fähigkeit von Prostatakrebszellen, sich auf andere Gewebe auszubreiten lncRNA bindet an eine andere RNA und hilft bei der Vermehrung von Krebszellen.
Da diese lncRNA mit dem Fortschreiten des Krebses verbunden war, beschlossen wir, eine neue Art von Medikamenten zu entwickeln, die darauf abzielen könnten. Wir haben dazu Moleküle mit dem Namen „Antisense-Oligonukleotide“, Die derzeit in klinischen Studien getestet werden. Dies sind kleine Abschnitte synthetischer DNA, die die Ziel-RNA binden und deren Abbau auslösen. Durch die Verwendung dieser Moleküle stellten wir fest, dass wir durch das Targeting der lncRNA sowohl das Wachstum als auch die Ausbreitung des Krebses stoppen konnten. Wir hoffen, diese Moleküle in Zukunft zur Behandlung anderer Krebsarten verwenden zu können, die eine bestimmte lncRNA exprimieren.
LncRNAs, die vor einigen Jahrzehnten praktisch unbekannt waren, haben als wichtiges Instrument zum Verständnis der Krebsbiologie eine größere Bedeutung erlangt. Interessanterweise werden einige lncRNAs nur in einigen Geweben (wie dem Gehirn) exprimiert und sind möglicherweise für Merkmale verantwortlich, die für den Menschen spezifisch sind, beispielsweise die verstärkte Entwicklung bestimmter Gehirnbereiche. Aus diesem Grund sind lncRNAs auch eine aktives Untersuchungsgebiet bei neurodegenerativen Erkrankungen wie Demenz.
Wir hoffen, dass die Erforschung dieses bisher unbekannten biologischen Phänomens bald zu besseren Behandlungen für unheilbare Krankheiten führen wird.
Über den Autor
Francesco Krea, Dozent für Krebsgenetik, Die Open University und Azum Kalu, Doktorand, Die Open University
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