Heidelberg / Metropolregion Rhein-Neckar (red/ak/pm Deutsches Krebsforschungszentrum DKFZ – David Brocks, Doktorand am Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ), hat eine Methode entwickelt, mit der er die epigenetischen Unterschiede von Krebszellen und gesunden Zellen hörbar machen kann. Dazu übersetzt er die Abfolge spezieller chemischer Markierungen auf der Erbsubstanz in Melodien. Verändert sich die Abfolge, das sogenannte epigenetische Muster, spiegelt sich das in der Melodie wider. Die markierten Stellen im Erbgut beeinflussen, welche Gene eine Zelle in Proteine übersetzt, und spielen dadurch auch bei der Entstehung von Krebs eine wichtige Rolle.
David Brocks hat sich für dieses Projekt mit einem bestimmten epigenetischen Mechanismus beschäftigt, der als DNA-Methylierung bezeichnet wird. Dabei hängt die Zelle Methylgruppen an einzelne DNA-Bausteine und beeinflusst dadurch, inwieweit der Bauplan für ein bestimmtes Protein verfügbar ist oder nicht. Das kann gravierende Folgen für den Organismus haben: Ist zum Beispiel ein Gen für einen Wachstumsfaktor wenig methyliert und damit sehr aktiv, kann dies dazu führen, dass sich die Zelle ungehindert teilt und im schlimmsten Fall Krebs entsteht. Verschiedene Faktoren beeinflussen das Muster der Methylgruppen auf der DNA und beeinflussen damit möglicherweise,
welche Gene ein- oder ausgeschaltet sind. So kann beispielsweise die
Ernährung zu epigenetischen Veränderungen führen und damit letztlich
Krankheiten begünstigen.
Immer mehr Wissenschaftler widmen sich derzeit diesem spannenden
Forschungsfeld, doch in der breiten Öffentlichkeit ist die Epigenetik
bislang noch weniger bekannt als die Genetik. Um das komplizierte Thema
zugänglicher zu machen, hat David Brocks, Doktorand in der Abteilung für
Epigenetik und Krebsrisikofaktoren am DKFZ, eine Methode entwickelt, die das epigenetische Muster des Erbguts in Musik umwandelt.
Dazu betrachtet David Brocks nur solche Stellen in der DNA, an denen die
Zelle Methylgruppen anbringen kann. Im gesamten Erbgut sind das etwa 28
Millionen Positionen, die entweder methyliert sein können oder nicht. “Die
Idee war, mehrere von diesen Methylierungspunkten zu kombinieren, um eine größere Komplexität von Musik und Noten herstellen zu können”, erklärt Brocks. Er fasst deshalb jeweils Abschnitte mit sieben potentiellen
Modifikationspunkten zusammen. Für jeden solchen Abschnitt ergeben sich
hoch 7, also 128 theoretisch mögliche Sequenzen, denen er jeweils bestimmte Akkorde oder Tonfolgen zuordnet. Mehrere Abschnitte aneinandergereiht spiegeln musikalisch das Methylierungsmuster eines betrachteten DNA-Abschnitts wider. Das Beispiel einer DNA-Region, die bei der Entstehung von Prostatakrebs eine Rolle spielt, macht den Unterschied hörbar: Bei den Krebszellen “klingt” der DNA-Abschnitt durch die vielen zusätzlichen Methylgruppen ganz anders als bei gesunden Zellen, deren DNA deutlich weniger methyliert ist.
Brocks erhält für seine Methode positive Resonanz aus der ganzen Welt. Ein
Kollege aus Australien, der an Zwillingen forscht, hat sogar ein konkretes
Interesse bekundet. “Er hatte mich gefragt, ob es möglich wäre, die
epigenetischen Unterschiede bei einem Zwillingspaar anhand der
Musiktransformation zu vergleichen”, erzählt Brocks. Während die Abfolge der DNA-Bausteine im Erbgut bei eineiigen Zwillingen nahezu identisch ist,
treten im epigenetischen Muster aufgrund unterschiedlicher Umwelteinflüsse durchaus Unterschiede auf.
Eine Hörprobe der ‘epigenetischen Melodie’ gibt es im DKFZ-Audiobeitrag oder in der Publikation.
www.dkfz.de/de/presse/audio/
David Brocks: Musical patterns for comparative epigenomics.
Clinical Epigenetics 2015, 10.1186/s13148-015-0127-8
Das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) ist mit mehr als 3.000
Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern die größte biomedizinische
Forschungseinrichtung in Deutschland. Über 1000 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erforschen im DKFZ, wie Krebs entsteht, erfassen
Krebsrisikofaktoren und suchen nach neuen Strategien, die verhindern, dass
Menschen an Krebs erkranken. Sie entwickeln neue Methoden, mit denen Tumoren präziser diagnostiziert und Krebspatienten erfolgreicher behandelt werden können. Die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Krebsinformationsdienstes (KID) klären Betroffene, Angehörige und interessierte Bürger über die Volkskrankheit Krebs auf. Gemeinsam mit dem Universitätsklinikum Heidelberg hat das DKFZ das Nationale Centrum für Tumorerkrankungen (NCT) Heidelberg eingerichtet, in dem vielversprechende Ansätze aus der Krebsforschung in die
Klinik übertragen werden. Im Deutschen Konsortium für Translationale
Krebsforschung (DKTK), einem der sechs Deutschen Zentren für
Gesundheitsforschung, unterhält das DKFZ Translationszentren an sieben
universitären Partnerstandorten. Die Verbindung von exzellenter
Hochschulmedizin mit der hochkarätigen Forschung eines Helmholtz-Zentrums ist ein wichtiger Beitrag, um die Chancen von Krebspatienten zu verbessern. Das DKFZ wird zu 90 Prozent vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und zu 10 Prozent vom Land Baden-Württemberg finanziert und ist Mitglied in der Helmholtz-Gemeinschaft deutscher Forschungszentren.
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