Forscher identifizieren eine wirksamere Behandlung von Krebs

Forscher vom Mount Sinai und IBM haben einen neuen Hinweis gefunden, der erklärt, wie Krebszellen mit identischem Genom unterschiedlich auf dieselbe Therapie ansprechen können. In einem Naturkommunikation heute erschienenes Papier, Forscher zeigen erstmals, dass die Zahl der Mitochondrien in einer Zelle zum großen Teil, hängt damit zusammen, wie der Krebs auf eine medikamentöse Therapie anspricht.

Krebs ist weltweit die zweithäufigste Todesursache, mit etwa einem von sechs Todesfällen weltweit auf die Krankheit zurückzuführen. Während sich die Behandlungen von Krebs mit dem technologischen Fortschritt weiter verbessern, Forschern und Klinikern ist es nicht gelungen, die Vielfalt der Reaktionen von Krebszellen auf die Behandlung onkologischer Erkrankungen zu erklären. In vielen Fällen, Krebszellen mit passender genetischer Ausstattung reagieren unterschiedlich auf dieselbe Behandlung. Die Forscher von Mount Sinai und IBM kombinierten computergestützte und biologische Methoden, um einen Hinweis auf dieses Verhalten zu finden.

Zellen sterben, wenn sie auf Bakterien treffen, Unterernährung, oder Viren. Aber auch, zur Förderung einer normalen Funktion, unser Körper eliminiert jeden Tag Milliarden von Zellen – ein Prozess, der als „programmierter Zelltod“ oder Apoptose bekannt ist. Mitochondrien, wegen ihrer Fähigkeit, Zellenergie zu produzieren, oft als das Kraftwerk der Zelle bezeichnet, kann auch als Katalysator bei der Aktivierung des programmierten Zelltods wirken, und bestimmte Krebsmedikamente wirken, indem sie diesen Prozess aktivieren. Diese Funktion ermutigte die Forscher, die Hypothese zu untersuchen, dass Krebszellen mit identischer genetischer Ausstattung, aber unterschiedliche Mengen an Mitochondrien, kann eine unterschiedliche Anfälligkeit für den Tod haben, wenn sie denselben Arzneimitteln ausgesetzt wird, die die Apoptose fördern.

Indem verschiedene Zelltypen sechs Konzentrationen eines pro-apoptotischen Arzneimittels ausgesetzt wurden und die Häufigkeit von Mitochondrien in den überlebenden Zellen gemessen wurde, Forscher von Mount Sinai und IBM entdeckten, dass überlebende Zellen eine größere Menge an Mitochondrien aufweisen als unbehandelte Zellen. Dies deutet stark darauf hin, dass Zellen mit weniger Mitochondrien eher auf bestimmte medikamentöse Behandlungen ansprechen.

Um diese Daten zu analysieren, Forscher verwendeten einen mathematischen Rahmen namens DEPICTIVE (ein Akronym für DEtermining Parameter Influence on Cell-to-cell variability Through the Inference of Variance Explained), um die Variabilität beim Überleben oder Absterben von Zellen aufgrund der mitochondrialen Häufigkeit zu quantifizieren. Gesamt, Der Rahmen stellte fest, dass die Variabilität der Mitochondrien bis zu 30 Prozent der unterschiedlichen Reaktionen auf das pro-apoptotische Medikament erklärt.

"Die Verbesserung unseres Verständnisses der Beziehung zwischen der Variabilität der Mitochondrien und der Arzneimittelreaktion kann zu wirksameren zielgerichteten Krebsbehandlungen führen, es uns ermöglicht, neue Wege zu finden, um das Problem der Arzneimittelresistenz anzugehen, “ sagte Pablo Meyer, Doktortitel, Außerordentlicher Assistenzprofessor für Genetik und Genomwissenschaften, Icahn School of Medicine am Berg Sinai, Teamleiter Translationale Systembiologie bei IBM Research, und Co-korrespondierender Autor der Publikation. „Die Ergebnisse dieser Studie waren wirklich multidisziplinär, und nur möglich durch die starke wissenschaftliche Zusammenarbeit zwischen Mount Sinai und IBM."

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