DNA-Methylierung für die Krebsdiagnose
Neben genetischen Mutationen wird die Instabilität von Krebszellen auch durch epigenetische Veränderungen bestimmt, unter anderem mit aberranter Methylierung von Gen-Promotoren. Dies geschieht an bestimmten Stellen, die als CpG-Inseln bekannt sind, beeinträchtigt das physiologische Genexpressionsmuster und trägt damit weiter zur Bösartigkeit bei. Um die Rolle des epigenetischen Profils bei Darmkrebs und Leukämie zu definieren und abzugrenzen, führte das EU-finanzierte Projekt CANCERDIP ("The use of methylated DNA immunoprecipitation MeDIP in cancer for better clinical management") führende europäische Forscher aus dem Bereich zusammen. Man wollte Einblick in die Mechanismen der epigenetischen Regulation erhalten, wobei der Schwerpunkt auf der DNA-Methylierung lag. Zu diesem Zweck identifizierten die Partner mithilfe neuster Techniken unterschiedlich methylierte Regionen in Krebsproben, die als Biomarker oder therapeutische Ziele dienen könnten. Für eine solche Hochdurchsatzanalyse mit entwickelte das Konsortium das MethylCap-Verfahren zur Erfassung von methylierter DNA mit einer Methyl bindenden Domäne (MBD) gefolgt von einer genomischen Sequenzierung. Eine Bioinformatik-Analyse der Sequenzdaten bestätigte, dass diese Informationen das Potenzial haben, Krebszellen von normalem Gewebe unterscheiden zu können. Außerdem identifizierte man Gene wie CSPG2/VCAN, die bei Darmkrebs regelmäßig hypermethylierten. Durch den Vergleich der Genexpression und DNA-Methylierungsprofile in Leukämieproben vor der Behandlung und nach dem Rückfall konnten die Wissenschaftler Kandidatengene mit einer prognostischen Wert lokalisieren. In Bezug auf die die DNA-Methylierung regulierenden Mechanismen konzentrierten sich die Wissenschaftler auf die Auswirkungen der Polycomb-Gene und deren Verbindung mit DNA-Methyltransferasen. Die Phosphorylierung dieser Enzyme wurde als ein bisher unbekannter Mechanismus bei der Regulierung der Methylierung entdeckt. Im Zentrum von CANCERDIP stand die Entwicklung von Werkzeugen für eine groß angelegte Analyse des DNA-Methylierungsmusters. Mithilfe von magnetischen Kügelchen für die Immunpräzipitation, konnte das MeDIP-Kit die Analyse der DNA-Methylierung beschleunigen und gleichzeitig die Empfindlichkeit verbessern. Darüber hinaus lieferte CANCERDIP durch die Entwicklung einer spezialisierten Software wertvolle Werkzeuge für die Validierung von Biomarkern auf Basis umfangreicher Methylierungsdaten. Zusammengenommen gingen aus dem Projekt neueste grundlegende Erkenntnisse über die Epigenetik von Krebs hervor. Die identifizierten Biomarker und Gene haben eine hohe prognostische Bedeutung und können für die klinische Stratifizierung von Krebspatienten genutzt werden.
