Heute steht eine Vielzahl von Verfahren zur Verfügung, mit deren Hilfe das Erbmaterial untersucht werden kann. Der folgende Text zeigt für Interessierte drei Beispiele auf, die in der Forschung, aber auch bei der Untersuchung von Krebspatienten eine Rolle spielen können.
Die Fülle weiterer Methoden zu schildern, würde den Rahmen sprengen. Weitere Informationen bietet unter anderem der Text "Tumormarker, prädiktive und Prognoseverfahren"; welche molekularbiologischen Tests für Patienten eine Rolle spielen, ist in der Rubrik "Krebsarten" aufgeführt, jeweils im Abschnitt "Untersuchung".

Letzte Aktualisierung: 07.12.2006

Inhaltsübersicht

Beispiel: Polymerase-Kettenreaktion (PCR)

Immer noch eine der wichtigsten molekularbiologischen Methode ist die so genannte Polymerase-Kettenreaktion (PCR, englisch: "polymerase chain reaction"). Die PCR beschreibt eine Technik, mit der DNA so oft vervielfältigt werden kann, dass  geringste Mengen an Erbmaterial problemlos nachzuweisen sind. Theoretisch reicht als Ausgangsmenge für die Reproduktion bereits ein einzelnes DNA-Molekül aus, von dem zunächst zwei Kopien angefertigt werden. Die beiden neuen Stränge dienen wiederum als Vorlage für weitere Ablesevorgänge, in denen die DNA jeweils verdoppelt wird. Die Vervielfältigung wird so lange fortgesetzt, bis das zu untersuchende Erbmaterial in ausreichender Menge vorliegt, um mit einfachen Methoden sichtbar gemacht zu werden. Zur Durchführung der PCR wird ein Enzym, die so genannte Polymerase, benötigt.

Da die PCR dazu dient, Erbmaterial nachzuweisen und genetische Veränderungen aufzudecken, ordnet man diese Technik auch der Molekulargenetik zu.

Zum Nachweis von DNA ist die PCR in vielen Bereichen heutzutage nicht mehr wegzudenken. So kommt sie sowohl in der Kriminalistik als auch beim Vaterschaftstest zum Einsatz. In der Krebsforschung dient sie bei Leukämieerkrankungen dazu, anhand typischer Gensequenzen einzelne Rest-Tumorzellen in Blut oder Knochenmark nachzuweisen. Um eine Infektion mit humanen Papillomviren nachzuweisen, beispielsweise im Rahmen einer Zellabstrichuntersuchung am Gebärmutterhals, spielt je nach Test, ebenfalls die PCR eine Rolle.

Beispiel: Genchips, Mikroarrays

Mit Hilfe so genannter Genchips (Mikroarrays) können Wissenschaftler die Aktivität mehrerer tausend Gene parallel untersuchen. Die verwendeten Chips werden dafür mit DNA-Sequenzen der Gene bestückt, die es heutzutage häufig schon fertig zu kaufen gibt. Tropft man nun die aus einer Blut- oder Gewebeprobe gewonnenen DNA oder Boten-RNA auf einen Chip auf, so binden diese, wenn vorhanden, an ihr vorgegebenes Gegenstück auf dem Chip. Da die Probe vorher mit einem Fluoreszenzfarbstoff markiert wurde, leuchten Moleküle, die an einen Partner gebunden haben, in der Computeranalyse als farbige Punkte auf. Je nachdem welche Farben zu erkennen sind, spiegelt dies die Aktivität der einzelnen Gene wieder. Aus diesen Ergebnissen lässt sich schließlich ein Genprofil für die Tumorprobe ableiten, das mit dem von gesundem Gewebe verglichen werden kann. So können im Idealfall Gene identifiziert werden, die an der Entstehung und dem Wachstum von Tumoren beteiligt sind. Auch erhoffen sich die Wissenschaftler so Erkenntnisse darüber, welche Gene dafür verantwortlich sind, dass ein Tumor sich aggressiv entwickelt oder Metastasen bildet.

Beispiel: FISH (Fluoreszenz in Situ Hybridisierung)

In der Molekulargenetik stellt die so genannte Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH) ein wichtiges Markierungsverfahren dar. Mit Hilfe dieser Methode können die Anzahl, Lage und Aktivität von Genen oder sogar ganzen Chromosomen markiert und untersucht werden. Auch Wissenschaftler am Deutschen Krebsforschungszentrum nutzen diese Methode, um Veränderungen von Chromosomen in Tumorzellen zu untersuchen (www.dkfz.de/de/genetics/pages/projekte/
tumor_genomforschung.html).

Benötigt wird dafür eine so genannte Gen- oder DNA-Sonde: Hierbei handelt es sich um eine zu dem gesuchten Gen ergänzende ("komplementäre") DNA-Sequenz, an die ein Fluoreszenzfarbstoff gekoppelt ist. Bindet die Sonde an das Ziel-Gen, so ist dieses unter einem speziellen Mikroskop als farbiger Punkt erkennbar. Die Anzahl der Punkte entspricht dabei der Anzahl der Gene beziehungsweise der Chromosomen.

Eingesetzt wird die FISH-Analyse zum Beispiel bei Brustkrebs und Magenkrebs, um die Zahl der HER-2-Gene zu untersuchen. So besitzen gesunde Zellen zwei Kopien dieses Gens und  produzieren normale Mengen des wachstumsfördernden Zelloberflächen-Eiweißes. Allerdings weisen ungefähr 25 von hundert Brutkrebspatientinnen eine Überproduktion des HER-2-Moleküls auf, die das Tumorwachstum fördert. Bei Magenkrebspatienten ist eine solche Überproduktion bei etwa 20 von hundert Patienten zu beobachten. Mit Hilfe der FISH-Analyse können solche Tumoren mit mehr als zwei Kopien des HER-2-Gens identifiziert werden: Betroffene profitieren von einer Antikörpertherapie mit Herceptin; bei Brustkrebspatientinnen und Magenkrebspatienten mit normaler Genkopienzahl ist diese Behandlung unwirksam.

Beispiel: Chromosomen-Defekte

Manche Krebsarten sind durch charakteristische Chromosomen-Defekte gekennzeichnet. Die genaue Zuordnung dieser Defekte zu Tumoren ermöglicht eine eindeutige Klassifizierung und damit eine optimierte Therapie. So liegt zum Beispiel bei fast 95 Prozent der Patienten mit chronischer myeloischer Leukämie das so genannte Philadelphia-Chromosom vor. Dieses ist durch einen fehlerhaften Austausch von Genmaterial zwischen zwei Chromosomen, einer so genannten Translokation,  entstanden. Unter dem Mikroskop ist die Umlagerung anhand von farbigen Punkten zu erkennen. So zeigen betroffene Zellen eine andere Lage der Punkte an, als gesunde Zellen. Durch den Austausch von Chromosomenteilen entsteht ein neuer  Erbfaktor, das so genannte bcr-abl-Gen. Dessen Genprodukt ist ein Enzym, das auf der Zelloberfläche sitzt und die Zelle zu unkontrolliertem Wachstum anregt. Mit Hilfe moderner Krebsmedikamente soll der Mechanismus, über den das bcr-abl-Enzym das Zellwachstum fördert, gezielt angegriffen und inaktiviert werden.

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