Auf dem Weg zu einer individualisierten Krebstherapie

Das Genom ist das im Zellkern jeder Zelle gespeicherte Erbmaterial, das aus einer Abfolge von 3,2 Milliarden Bausteinen der DNA besteht. Im Jahr 2003 legte ein internationales Forscherteam das komplett entschlüsselte menschliche Genom vor und beendete damit die Arbeit des 1990 begonnenen Humangenomprojekts. Nun haben sich deutsche Forscher einem neuen Mammutprojekt der biomedizinischen Genomforschung angeschlossen.

Das Internationale Krebsgenomkonsortium hat sich vorgenommen, sämtliche Unterschiede zwischen dem Erbmaterial von normalen Zellen und Krebszellen aufzudecken. Ziel ist eine Liste sämtlicher Gene, deren Mutation das Krebswachstum fördert. Es ist geplant, für 50 Tumorarten Proben von jeweils 500 Patienten zu analysieren. Da man für den Vergleich auch die Erbmaterialsequenzen der gesunden Zellen jedes Patienten benötigt, ergibt sich insgesamt ein Datenbestand von 50.000 Genomen, eine immense Datenmenge, die alles bisher in der Biomedizin Vorgelegte in den Schatten stellt. Das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) in Heidelberg dient als zentrale Anlaufstelle für die beteiligten deutschen Institute. Professor Dr. Peter Lichter, Leiter der Abteilung „Molekulare Genetik“, ist der Koordinator des nationalen Forschungsverbundes. Sein Stellvertreter Professor Dr. Roland Eils, Leiter der Abteilung „Theoretische Bioinformatik“, übernimmt das Management der Datenflut.

Ein Projekt dieser Größenordnung erfordert eine internationale Zusammenarbeit, denn es würde die finanziellen und personellen Kapazitäten nationaler Forschung zweifellos überfordern. Die beteiligten Institute eines jeden Landes konzentrieren sich auf jeweils einen oder einige wenige Tumorarten. So übernehmen beispielsweise die chinesischen Forscher den Magenkrebs, während sich japanische und französische Institute für jeweils einen Typ von Lebertumoren entschieden haben. Die deutschen Forscher werden zwei Arten der häufigsten kindlichen Hirntumoren, Medulloblastom und pilozytisches Astrozytom, analysieren. Daran erkranken in Deutschland jährlich etwa 300 Kinder. „Für diese Tumortypen gibt es bereits Vorarbeiten und eine umfangreiche Sammlung von Gewebeproben im DKFZ“, sagt Peter Lichter. Zur Finanzierung des auf fünf Jahre angelegten Projekts stellen die Deutsche Krebshilfe e.V. und das Bundesministerium für Bildung und Forschung 15 Millionen Euro zur Verfügung. Erste Genanalysen von Hirntumorproben im Rahmen des deutschen „PedBrainTumor“-Konsortiums haben inzwischen begonnen. Neue Proben werden hauptsächlich über ein Netzwerk deutscher Onkologen zur Verfügung gestellt.

Bis vor kurzem gingen die Krebsforscher noch davon aus, dass weniger als zehn veränderte Gene ausreichen, um unkontrolliertes Zellwachstum zu bewirken. Doch dann ergaben erste Genomanalysen von Brust- und Darmtumoren, dass in den Krebszellen mindestens 20 relevante Gene verändert sind. Wie viele solcher Krebsgene es insgesamt gibt – mehr als 300 sind schon bekannt – , soll das neue Großprojekt herausfinden. Jede Tumorart ließe sich dann durch ein typisches Profil von Krebsgenen charakterisieren und einem Subtyp zuordnen. „Diese genetische Klassifizierung soll die bisherige Gewebetypisierung aber nicht ersetzen, sondern ergänzen“, betont Lichter. Die vollständige Genomsequenzierung jeder Probe gehört also zum Pflichtprogramm. Nach Möglichkeit sollen zusätzlich Informationen über die Genaktivitäten miterfasst werden. Man möchte also auch wissen, welche Gene der Krebszellen ein- oder ausgeschaltet sind und welche Mikro-RNAs gebildet werden. Mikro-RNAs sind kleine Nukleinsäuren, die bei der Genregulation eine Rolle spielen. Von den Ergebnissen des Forschungsprogramms werden die Krebspatienten in verschiedener Hinsicht direkt profitieren: Zum einen verbessert sich die Diagnostik, da das Muster sämtlicher dann bekannter Krebsgene viel genauer als bisher den Subtyp eines Tumors offenbart. Das erleichtert zugleich die Wahl der am besten geeigneten Therapie. So verlangen schnell wachsende, aggressive Tumorformen eine andere Therapie als weniger gefährliche Typen. Zum anderen kann der Nachweis neuer genetischer Krebsmerkmale die Früherkennung verbessern oder Auskunft darüber geben, ob bereits verfügbare Krebsmedikamente wirksam sind oder nicht. Starke Nebenwirkungen und Spätfolgen einer unwirksamen Behandlung ließen sich so vermeiden. Bisher unbekannte Krebsgene können nicht zuletzt neue Zielstrukturen aufdecken, die zur Entwicklung ganz neuartiger Medikamente führen.

Noch wäre die Sequenzierung des Krebsgenoms als Einsatz in der Routinediagnostik zu teuer. „Die reinen Verbrauchskosten für die Sequenzierung eines Genoms liegen heute zwischen 8.000 und 10.000 Euro“, so Lichter. Es sei aber nicht unrealistisch, dass diese Kosten schon bald unter 1.000 Euro sinken. Dann könnte jedem Krebspatienten eine komplette Erbmaterialanalyse seines Tumors angeboten werden. Und das wäre ein großer Schritt hin zur angestrebten individualisierten Krebstherapie.