Neuer Weg für den DNA-Transfer in der Tumormikroumgebung entdeckt

Forscher der University of Notre Dame haben einen anderen Weg entdeckt, wie Tumorzellen genetisches Material auf andere Zellen in ihrer Mikroumgebung übertragen, wodurch sich Krebs ausbreitet.

In ihrer neuesten Studie, veröffentlicht in Zellberichte, Crislyn D’Souza-Schorey, Morris-Pollard-Professorin am Department of Biological Sciences, und Mitarbeiter entdeckten, dass DNA-„Fracht“ in kleinen Informationssäckchen transportiert wird, die als extrazelluläre Mikrovesikel bezeichnet werden. Ihre Studie ist eine Fortsetzung der Arbeit, die ihr Labor unternommen hat, um den Informationsaustausch zwischen Zellen besser zu verstehen.

„Wir haben gezeigt, dass die in diesen Mikrovesikeln vorhandene DNA mit Metastasen in Verbindung steht, also haben wir jetzt eine großartige Plattform, um genetische Aberrationen zu untersuchen“, sagte D’Souza-Schorey, der auch dem Berthiaume Institute for Precision Health angegliedert ist Boler-Parseghian Center for Rare and Neglected Diseases und dem Harper Cancer Research Institute.

Krebszellen sind im Gegensatz zu normalen Zellen oft mit zytosolischer DNA gefüllt, bei der es sich um DNA handelt, die sich in der geleeartigen Flüssigkeit außerhalb des Zellkerns befindet. Diese DNA kann aus mehreren Quellen stammen, aber neuere Erkenntnisse deuten darauf hin, dass chromosomale Instabilität eine Hauptquelle für zytosolische DNA in Tumorzellen ist.

Das Forschungsteam verwendete ein Zellmodell eines männlichen Krebspatienten, um zu zeigen, wie Y-chromosomale DNA – die aufgrund der chromosomalen Instabilität im Zytosol vorhanden ist – von extrazellulären Vesikeln transportiert und auf eine weibliche Brustepithelzelllinie übertragen wird.

„In diesen weiblichen Zellen ist keine Y-chromosomale DNA vorhanden, ohne dass sie den männlichen Mikrovesikeln ausgesetzt sind“, sagte James Clancy, wissenschaftlicher Assistenzprofessor für Biowissenschaften und Erstautor der Veröffentlichung. „Dies ist eine zugängliche Möglichkeit, den Menschen zu zeigen, dass die DNA übertragen wurde, wodurch es einfacher wird, diese Form der Kommunikation nachzuweisen.“

Die Forscher zeigten, dass zytosolische DNA zusammen mit einem Enzym, cGAS, das teilweise aufgrund seiner Rolle bei der Immunantwort auf bakterielle und virale Infektionen entdeckt wurde, in Mikrovesikel verschoben wird. Wissenschaftler haben zunehmend erkannt, dass cGAS eine Rolle bei der Tumorprogression spielen könnte, und diese neue Studie hat einen Weg aufgezeigt, wie die DNA modifiziert wird, um diese Progression zu unterstützen.

Arbeit veröffentlicht von D’Souza-Schoreys Labor im Jahr 2019 in Natur Zellbiologie beschrieben, wie microRNA innerhalb von Tumorzellen zu Mikrovesikeln bewegt wird, die gerade beginnen, sich an der Zellperipherie zu bilden. Einmal abgestoßen, werden diese Vesikel von Nicht-Tumorzellen in der Mikroumgebung aufgenommen. Mikrovesikel zirkulieren auch in Flüssigkeiten wie Blut und Urin durch den Körper und können als Biomarker verwendet werden, die auf das Vorhandensein von Krebs hinweisen.

Während microRNA die Proteinexpression schneller beeinflussen kann als DNA, interessierten sich die Forscher für den DNA-Gehalt, da er der eigentliche Teil des Genoms einer Person ist, einschließlich aller tumorassoziierten Mutationen, sagte Clancy. Es war auch schwieriger nachzuweisen, dass DNA von einer Zelle zur anderen gewandert ist.

Die fortgesetzte Grundlagenforschung des Labors auf diesem Gebiet kann zur Früherkennung verschiedener Tumorarten führen.

Neben D’Souza-Schorey und Clancy arbeiteten an der Studie auch Colin Sheehan, Klasse 19, und Alex C. Boomgarden, ein Doktorand im vierten Jahr an der Notre Dame und Empfänger eines Berthiaume Institute for Precision Health Promotionsstipendium. Sheehan promoviert derzeit an der University of Chicago. Die Studie wurde teilweise vom National Cancer Institute und der Boler Family Foundation unterstützt.