Wie DNA außerhalb von Zellen können ausgerichtet werden, um zu verhindern, dass die Ausbreitung von Krebs

Zellfreie DNA (cfDNA) ist die DNA in Spuren im Blut, die Flucht Abbau durch Enzyme. Wissenschaftler von der Tokyo University of Science, der Leitung von Prof Ryushin Mizuta, haben nun herausgefunden, wie genau cfDNA generiert wird. Sie sprechen auch über die Anwendungen von DNase1L3—das Enzym hauptsächlich verantwortlich für die Generierung von cfDNA—als ein neuartiges Molekül, um zu verhindern, dass die Ausbreitung von Tumoren. Prof Mizuta sagt, „Die Ergebnisse dieser Studie sind ein wichtiger Schritt in Richtung einer phase eines aufregenden neuen ära der genomischen Medizin.“

Im Jahr 1994, eine mutation in einem bekannten cancer-associated gene, RAS, wurde festgestellt, in der cfDNA aus dem Blut von Krebspatienten. Dies löste Interesse an dem möglichen Einsatz von cfDNA als diagnostischer marker für Tumoren. Fötus cfDNA abgeleitet von schwangeren die Frauen hatten bereits an Popularität gewonnen als ein Werkzeug für die Pränataldiagnostik. In diesem Tag und Alter, angesichts der Vielzahl von Fortschritten in der Genomik, genetische Analyse mittels cfDNA revolutionieren könnte Zeitalter der Präzisions-Medizin oder „genomische Medizin“. Dies bedeutet im Grunde, dass man sich Medikamente maßgeschneidert nach genetischen make-up.

Aber, bis jetzt, genau das, was Anlass zu cfDNA war eine Frage, die wurde beantwortet. Es ist abgeleitet aus Zellen, die Durchlaufen den programmierten Tod in den Körper (Apoptose), oder ist es abgeleitet von Zellen sterben, durch Verletzungen oder Entzündungen (Nekrose)? Was sind die DNA-abbauenden Enzymen (genannt „endonukleasen“) beteiligt? Gibt es mehr zu cfDNA als das Auge? Die Studie der Arbeitsgruppe von Prof Mizuta, des Research Institute of Biomedical Sciences an der Tokyo University of Science haben nun beantwortet alle diese Fragen.

Vor dieser Studie, diese Wissenschaftler hatten bereits entdeckt, eine endonuklease, DNase1L3 (auch als DNase γ), und festgestellt, dass es bewirkt, dass zelluläre DNA-Fragmentierung während der Nekrose: wenn eine Zelle die Membran wird abrupt gebrochen, DNase1L3 in die Blutbahn rasch verschlechtert sich die zelluläre DNA in einzelne nukleosomen (die Grundeinheit der DNA-Verpackung). Sie hatte auch festgestellt, dass diese DNase1L3 spielt die zweite Geige in der caspase-aktivierten DNase (CAD); die Haupt-abbauenden Enzym in der Apoptose) während der Apoptose: CAD-verschlechtert sich die erste voll gepackt DNA als „chromatin“ und die apoptotischen Zellen sind aufgeräumt durch spezialisierte „Essen“ – Zellen des Immunsystems, die sogenannten Makrophagen. Jedoch, wenn einige Zellen aus diesem Aufräumvorgang, Sie fließen in die Blutbahn und werden auf „sekundäre“ Nekrose, nach denen DNase1L3 bricht die DNA in nukleosomen.

Jetzt, in dieser speziellen Studie, verwendeten die Forscher genetisch manipulierten Mäusen, die als Modelle zur Lokalisierung der Enzyme, die für die Erzeugung von cfDNA. Sie bewirkte sowohl Apoptose und Nekrose bei normalen Mäusen defizienten Mäusen für CAD-defizienten Mäusen für DNase1L3 und CAD-DNase1L3-doppelt-defizienten Mäusen. Durch eine Technik namens Elektrophorese, die Wissenschaftler haben beobachtet, dass Blut aus DNase1L3-defizienten Mäuse hatten deutlich niedrigere Konzentrationen von cfDNA, als Blut aus CAD-defizienten Mäusen und normalen Mäusen, sowohl in Apoptose – und Nekrose-induzierten Gruppen. Interessanterweise Blut aus CAD-DNase1L3-Doppel-defiziente Mäuse zeigten keine Spuren von cfDNA an alle. Die Wissenschaftler dadurch zustande, dass während der Apoptose, DNase1L3 ist entscheidend, da eine „backup“ – Enzym für CAD in erniedrigender kondensierte chromatin in Fragmente (einzelne nukleosomen), wodurch sich cfDNA. Und in Nekrose, DNaseIL3 ist unerlässlich für die Erzeugung von cfDNA.

Die Forscher auch geprüft, die Aktivität der DNase1L3 und DNase1 (andere DNA abbauenden Enzym) im Blut, und fand, dass Apoptose und Nekrose erhöht die Aktivität der beiden DNase1L3 und DNase1. Aber auch wenn keine cfDNA wurde beobachtet, in CAD-DNase1L3-Doppel-defizienten Mäuse, DNase1-Aktivität beobachtet wurde. Dies bewies, dass DNase1 ist nicht essentiell für die cfDNA-generation.

Den Forschern dann Aufschluss über die physiologische/medizinische Bedeutung von DNase1L3. Prof Mizuta, sagt, „, Weil dieses Enzym produziert wird hauptsächlich von Makrophagen, könnte es eine Korrelation zwischen DNase1L3-Aktivität und Entzündung.“

Nach der Infektion oder Verletzung, eine Gruppe von spezialisierten Immunzellen, sogenannte Neutrophile Granulozyten, Freisetzung kleinen klebrigen Fasern des chromatins, die undegraded tot-Zell-DNA. Diese Fasern sind sogenannte Neutrophile extrazelluläre fallen (NETs). Obwohl Moskitonetze können aufhören, schädlichen Bakterien Ausbreitung in die Blutbahn, NET loslassen kann manchmal unkontrolliert; dies könnte dazu führen, Blutgerinnung oder Embolie (Unterkunft des Blutgerinnsels innerhalb eines Blutgefäßes), eine potenziell tödliche Erkrankung. Prof Mizuta Staaten, DNase1L3 abbauen können Netze in cfDNA und somit auch verwendet werden zur Behandlung von Thrombose, verursacht durch die Netze.

Netze sind auch bekannt, die „Aussaat-Erde“ für Tumore. Tumor-Zellen freigesetzt, die im Blut könnte latch Netze und wachsen auf Sie und auf andere Organe übergreifen. Für diese, Prof Mizuta sagt, „Weil DNase1L3 degradiert Netze und generiert cfDNA, wir spekulieren, dass DNase1L3 Behandlung kann auch hilfreich sein, um zu verhindern, dass der tumor Metastasen. Wir sind nun Experimente zu testen, diese Spekulation.“