Metabolite beim Krebs-Profiling
Die Metabolomik - der einzigartige chemische Fingerabdruck von Zellen - entwickelt sich zu einer neuen leistungsfähigen Methode zur Bestimmung der Zellphysiologie. Gegenüber mRNA oder Proteomik ist sie im Vorteil, da sie einzelne Genveränderungen unterscheiden und Stoffwechselbiomarker erkennen kann, die sich als Ersatz für das genetische Ereignis heranziehen lassen. Aus Forschungen auf diesem Gebiet sind Metabolomprofile von Gen-Deletionsmutanten hervorgegangen, die als Werkzeug der funktionellen Genomik genutzt werden. Mit ihrer Hilfe sind Wissenschaftler in der Lage, metabolomische Daten zum Verständnis der Struktur von metabolischen Netzwerken heranzuziehen und das Metabolom mit dem Genom in Verbindung zu bringen. Zu diesem Zweck sollten im Rahmen des EU-geförderten Projekts Futugemet ("Functional tumour genomics using metabolomic profiling") die metabolischen Profile im Zusammenhang mit der Expression spezifischer Gene in Tumorzellen definiert werden. Hierfür schalteten die Projektforscher verschiedene Gene in Zelllinien aus und analysierten mittels NMR-Spektroskopie und Massenspektrometrie das metabolische Profil der Zellen. Die Ergebnisse zeigten eine deutliche Korrelation zwischen dem Stoffwechsel der Tumorzellen und Veränderungen der Genexpression, was den Wert metabolischer Profile für die Krebsfrüherkennung unterstreicht. Wendet man diese Methode auf Patientenproben an, könnte man Abnormalitäten in Stoffwechselwegen erkennen und Einblick in die Rolle bestimmter Stoffwechselprodukte für die Physiologie von Tumorzellen gewinnen. Darüber hinaus bewerteten die Wissenschaftler stoffwechselbasierte Methoden zum Nachweis von Krebs, wie etwa die in-vivo-PET-Bildgebung zur Beobachtung von 11C-Acetat während der Fettsäure-Biosynthese. Sie entdeckten, dass die erhöhte Synthese von Lipiden, wie sie in Krebszellen zu beobachten ist, auf Veränderungen im Stoffwechselweg von Fettsäuren zurückzuführen ist. In-vivo-Experimente zeigten auch, dass Acetat zunächst von allen Geweben aufgenommen wurde, eine Stunde nach der Injektion aber nur dort zurückgehalten wurde, wo es zur Umwandlung in Lipide kam, wie bei Tumoren. Futugemet entwickelte einen metabolombasierten Ansatz für die Definition der Struktur metabolischer Netzwerke in Tumorzellen und des Zusammenhangs mit der Expression verschiedener Onkogene und Tumorsuppressorgene. Die Identifizierung von Metaboliten, die mit gemeinsamen genetischen Veränderungen in Krebszellen in Verbindung stehen, wird die Entwicklung neuer molekularer Bildgebungsverfahren zum Nachweis von Tumoren und hoffentlich auch die Entwicklung neuer Medikamente vereinfachen.
