18.10.2022 - Consejo Superior De Investigaciones Científias (CSIC)

Software-Tool analysiert genetische Veränderungen im Genom von Krebszellen im Detail

Das vom CSIC entwickelte CiberAMP ermöglicht es, direkte Korrelationen zwischen Veränderungen der Anzahl der Genkopien in Tumorzellen und deren Expressionsniveau herzustellen

Ein Forscherteam des Krebsforschungszentrums von Salamanca (CIC-CSIC-US), eines gemeinsamen Instituts des spanischen Nationalen Forschungsrats (CSIC) und der Universität Salamanca, hat ein neues Computerprogramm namens CiberAMP entwickelt, mit dem genetische Veränderungen im Genom von Krebszellen genauer analysiert werden können. Mit diesem Instrument ist es erstmals möglich, direkte Korrelationen zwischen der Anzahl der Kopien von Genen, die in Tumorzellen vorkommen, und deren Expressionsniveau herzustellen sowie genetische Veränderungen zu identifizieren, die eine direkte Rolle bei der Krebsentwicklung spielen. Die Arbeit wurde von dem Labor unter der Leitung des CSIC-Forschers Xosé Bustelo vom CIC-CSIC-US, dem Centro de Investigación Biomédica en Red de Cáncer (CIBERONC-CSIC-US) und der CSIC Cancer Connection durchgeführt. Die Studie wurde in der Zeitschrift Biology veröffentlicht.

"Dieses neue Instrument, das von jedem Benutzer ohne umfangreiche Computerkenntnisse einfach zu bedienen ist, gibt Aufschluss über den Grad der Korrelation zwischen der Veränderung der Anzahl der Genkopien und ihrer Expression anhand von Genomdaten, die für 33 verschiedene Tumorarten aus der Untersuchung von mehr als 11 000 Patienten vorliegen", erklärt Rubén Caloto, Forscher am CIBERONC-CSIC-US und Hauptautor dieser Arbeit. Außerdem", so Caloto, "können wir so den genomischen Kontext dieser genetischen Veränderungen kennenlernen, was uns sehr wertvolle Informationen darüber liefert, ob diese veränderten Gene wichtige Funktionen bei der Entwicklung dieser Tumore haben. Außerdem ist sie sehr flexibel, da wir mit ihr ein bestimmtes Gen in einem bestimmten Tumor oder alternativ Tausende von Genen in einem beliebigen Tumor oder einer beliebigen Gruppe von Tumoren untersuchen können.

Neue Werkzeuge

Die Charakterisierung des Genoms der wichtigsten Tumoren hat zur Entdeckung von Tausenden von damit verbundenen genetischen Veränderungen geführt. Bei vielen handelt es sich um punktuelle Veränderungen in unserem Genom, die zur Aktivierung oder Inaktivierung von Genen führen können, die die Krebsentstehung begünstigen bzw. bekämpfen. In vielen anderen Fällen handelt es sich bei diesen genetischen Veränderungen jedoch nicht um punktuelle Veränderungen, sondern um Veränderungen in der Anzahl der Kopien von unterschiedlich großen Teilen unserer Chromosomen, der Struktur, die unsere DNA in den Zellen beherbergt. Die funktionelle Bedeutung dieser zweiten Art von genetischer Veränderung, bei der es sich um den Zugewinn oder Verlust von Genen handeln kann, die an diesen chromosomalen Veränderungen beteiligt sind, ist schwer zu bestimmen.

Grundsätzlich geht man davon aus, dass ein Gen, das seine Kopienzahl erhöht hat, die Entstehung von Krebs fördern könnte. Alternativ dazu könnten gelöschte Gene mit unterdrückenden Funktionen bei der Tumorentwicklung in Verbindung gebracht werden. Ein Gen, das bei der Krebsentstehung keine Rolle spielt, kann jedoch seine Kopienzahl erhöhen, nur weil es in der Nähe eines Gens liegt, das eine Schlüsselrolle bei der Krebsentstehung spielt. Ebenso sind viele genetische Veränderungen ohne wirklichen Wert, da nur diejenigen, die zu Veränderungen in der Expression der in der Chromosomenveränderung enthaltenen Gene führen, zu Veränderungen im Zellverhalten beitragen können. Dies ist nicht immer der Fall. So gibt es beispielsweise Fälle, in denen die Zunahme der Genkopienzahl nicht zu Veränderungen in der Expression dieser Gene führt. Die Kenntnis der Schlüsselelemente dieses Prozesses ist von entscheidender Bedeutung für die anschließende Entwicklung neuer Diagnose- und Behandlungsmethoden, die speziell auf diese Tumore ausgerichtet sind.

Um dieses Problem zu lösen, werden neue Informatikinstrumente benötigt, die unter Verwendung der derzeit verfügbaren genetischen Informationen von mehreren Tumoren und Patienten Informationen über die Korrelation zwischen Genkopienzahländerungen und Genexpressionsniveaus in Krebszellen liefern können. Diese Instrumente werden auch benötigt, um Informationen über die Gene zu erhalten, die in diesen Chromosomenveränderungen enthalten sind, um diejenigen zu identifizieren, die bei der Entwicklung oder Bösartigkeit bestimmter Tumore eine wichtige Rolle spielen.

Genetische Veränderungen im Zusammenhang mit Glioblastomen

Um die Nützlichkeit dieses neuen Bioinformatik-Tools zu demonstrieren, hat die Forschungsgruppe CyberAMP eingesetzt, um die mögliche funktionelle Bedeutung genetischer Veränderungen in Verbindung mit einer Änderung der Genkopienzahl bei einem Gehirntumor namens Glioblastom zu analysieren. "Durch den Einsatz von CyberAMP konnten wir 74 Gene entdecken, die bei der Entwicklung dieses Tumortyps eine Schlüsselrolle spielen könnten. Von 38 dieser Gene war bereits bekannt, dass sie an diesem oder anderen Tumoren beteiligt sind, was angesichts der zahlreichen Studien, die in den letzten Jahrzehnten über Krebs durchgeführt wurden, logisch ist. Die übrigen 36 identifizierten Gene sind jedoch neu, was bedeutet, dass wir uns in den kommenden Jahren auf ihre Erforschung konzentrieren müssen", sagt Bustelo.

"Das Interessante ist, so der Zweitautor des Artikels, dass diese Art von Studie für jede andere Tumorart durchgeführt werden kann, für die genomische Daten von einer signifikanten Anzahl von Patienten zur Verfügung stehen, was sie für eine allgemeine Verwendung durch jeden Forscher oder Onkologen geeignet macht", sagt Francisco Lorenzo-Martín, Wissenschaftler am CIC-CSIC-US und Zweitautor des Artikels. Um diese allgemeine Nutzung zu erleichtern, ist das neue Software-Tool für die Öffentlichkeit frei zugänglich. Und es kann auf jedem Computer installiert werden.

Die Gruppen von Víctor Quesada von der Universität Oviedo und dem CIBERONC und Arkait Carracedo, ein IkerBasque-Wissenschaftler am CIC-Biogune in Derio (Bilbao), der ebenfalls zum CIBERONC gehört, haben an dieser Arbeit mitgearbeitet. Die Forschungsarbeiten gehören zu den Zielen des Programms für Tumorprogressionsmechanismen des CIBERONC und wurden dank der Finanzierung durch die Staatliche Forschungsagentur, das Gesundheitsinstitut Carlos III, die Stiftung La Caixa, die Spanische Vereinigung für Krebsforschung und das Bildungsministerium der Regionalregierung von Castilla y León ermöglicht. Die Aktivitäten des Krebsforschungszentrums Salamanca werden auch durch die Escalera de Excelencia der Junta de Castilla y León und durch FEDER-Mittel unterstützt.

Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Spanisch finden Sie hier.

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