Tumor-DNA im Visier

Am Anfang der Krebsbehandlung könnte die Identifizierung des Tumors anhand seines Erbguts stehen. Diese Zukunftsvision haben Wissenschaftler und Ärzte. Danach wäre die passende Therapie zu bestimmen. Im Idealfall ließe sich der Tumor dann besser und mit weniger Nebenwirkungen behandeln.

Jetzt sehen sich die Experten dieser Vorstellung ein Stück näher. Im Internationalen Krebsgenomprojekt (»International Cancer Genome Consortium« – ICGC) sollen die Erbinformationen möglichst vieler Tumore entschlüsselt werden. Bisher sind 22 Staaten an dem Vorhaben beteiligt, das in einem Verzeichnis der Gendefekte in den Zellen aller bekannten Krebsarten einen Vorläufer hatte. Dabei erkannten die beteiligten britischen und US-Forscher aber bald, dass sie die Aufgabe allein nicht bewältigen können. Beim ICGC werden seit 2008 zunächst die 50 wichtigsten Krebsarten mit je 500 Proben untersucht.

Ausschlaggebend für den Forschungsansatz waren US-amerikanische Studien zu Dickdarm- und Brustkrebs. Dabei wurde festgestellt, dass in jedem einzelnen Tumor wesentlich mehr Mutationen für die Krebsentstehung wichtig sind als bisher angenommen. Noch vor 40 Jahren glaubten die Wissenschaftler, dass nur einige wenige Gene Krebs auslösen, wenn sie mutieren. Außerdem ergaben sich gravierende Unterschiede bei Tumoren derselben Art bei verschiedenen Patienten.

Deutschland ist seit Anfang 2010 mit im Boot. Ein Konsortium mit dem Namen »PedBrainTumor« soll die Erbinformation von zwei wichtigen kindlichen Hirntumoren entschlüsseln. Das Medulloblastom ist ein bösartiger embryonaler Tumor des Kleinhirns, der in Deutschland jährlich etwa einhundertmal diagnostiziert wird. Das pilozytische Astrozytom betrifft bestimmte Gliazellen, die wiederum den Nervenzellen ein Gerüst geben, und zählt zu den langsam wachsenden Hirntumoren. Jährlich wird er bei 200 Kindern festgestellt. Die Mehrzahl der beteiligten deutschen Institute sind am Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg ansässig.

Von beiden Erkrankungen werden – auf Grund ihrer relativen Seltenheit – jeweils »nur« 300 Tumorproben analysiert sowie noch einmal die gleiche Anzahl von gesunden Proben derselben Patienten. Insgesamt sind damit 1200 Genome zu entschlüsseln. Bei der Erfassung der jeweiligen DNA ist der Fokus auf jene Abschnitte gerichtet, die Proteine kodieren. Ein weiteres Teilprojekt soll erfassen, welche DNA-Bereiche durch epigenetische Mutationen vorübergehend stillgelegt sind. Analysiert wird außerdem die Umsetzung der in der DNA gespeicherten genetischen Information in ein Genprodukt, die sogenannte Expression. Hinzu kommt die Untersuchung kleinerer RNA-Moleküle, welche die Aktivität aller Gene regeln.

Eine Besonderheit des Projektes sind die gewaltigen Datenmengen, die zu verarbeiten sind. Roland Eils, Mathematiker, zuständig für das Datenmanagement des deutschen Konsortiums, erläutert, dass das Erbgut einer Zelle aus rund 3 Milliarden Bausteinen besteht. Die werden bei verschiedenen Analysen rund 30mal erfasst, so dass pro Genom drei Terabyte Speicherplatz nötig sind. Alle Daten laufen im BioQuant-Zentrum in Heidelberg zusammen, dessen Gründungsdirektor Eils ist. »Damit verweisen wir die Rechner des Genfer CERN-Projektes auf Platz zwei in Europa. Am Ende haben wir eine Kapazität von 6 Petabyte, das entspricht sechs Millionen Gigabyte.«

Die Analyse kostet heute pro Genom etwa 100 000 Dollar. Mit schnellerer Sequenziertechnik könnten bei 1000 Dollar pro Genom die Erhebungen routinemäßig erfolgen, so Eils. Das ist aber noch Zukunftsmusik. Schon vor dem ICGC-Start waren Defekte in rund 350 Genen bekannt, die zu Entstehung, Wachstum und Metastasierung von Krebs beitragen. Auch mit einer deutlich umfangreicheren Datenbasis bleibt immer noch die Suche nach jenen Gen-Kombinationen, die dann wirklich zu bestimmten Krebsarten führen – und außerdem nach passenden und verträglichen Therapeutika. Skeptiker warnen, der Erfolg einer rein genetischen Krebsmedizin sei ungewiss, doch die Kosten hoch.