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Zwei Drittel der Krebsmutationen resultieren aus völlig zufälligen DNA-Fehlern

2022

Die Menschen haben immer gefragt, was Krebs beim Menschen verursacht. Und wir haben einen langen Weg zurückgelegt: Frühere Theorien von Hippokrates aus dem Mittelalter deuteten darauf hin, dass die Krankheit auf angebliche Ansammlung von "schwarzer Galle" im Körper zurückzuführen ist. Diese und andere nachfolgende Theorien - wie Krebszellen selbst als ansteckende, ansteckende Erreger - wurden durch die moderne Forschung entlarvt. Wissenschaftler wissen jetzt, dass Krebs durch Mutationen in unserer DNA entsteht, wenn sich Zellen replizieren, und drei Faktoren diese Mutationen verursachen: Umwelt-, Erb- und Zufallsmutationen. Der Einfluss eines dieser Faktoren auf einen anderen ist jedoch noch weitgehend unbekannt.

Nun verwendete eine Gruppe von Forschern der Johns Hopkins University neue statistische Modelle, um dies herauszufinden. Nach der Analyse von 32 häufig vorkommenden Krebsarten schätzen die Forscher, dass 66 Prozent der Krebsmutationen zufällig sind, wenn sich Zellen teilen, 29 Prozent aufgrund von Umweltfaktoren und 5 Prozent werden vererbt. Dies bedeutet, dass bei Menschen mit diesen Krebsarten etwa zwei Drittel aller Mutationen, die letztendlich zu Krebs führen, nicht auf Faktoren in ihrer Umgebung oder auf das, was sie von ihren Eltern erben, zurückzuführen sind, sondern direkt darauf, wie gesunde Zellen wachsen und sich teilen. Die Genetiker sagen, dass die Forscher dieses neue Verständnis nutzen sollten, um mehr Anstrengungen zu unternehmen, um Krebs so früh wie möglich zu erkennen und zu behandeln.

Die Zellteilung, bei der eine Zelle in zwei Zellen zerfällt, um neue, benötigte gesunde Zellen zu schaffen, ist ein natürlicher Prozess. Dabei kommt es jedoch zu zufälligen Mutationen der DNA in den Zellen. Auch andere Faktoren können diese Mutationen verursachen. Umweltbedingte Probleme wie Rauchen oder ballaststoffarme Ernährung erhöhen die Häufigkeit dieser Fehler. Wenn sich genug dieser Mutationen ansammelt - unabhängig von ihrer Ursache -, beginnen sich die Zellen unkontrolliert zu teilen. Diese unkontrollierte Spaltung nennen wir Krebs.

Die Forscher wollten wissen, welchen Einfluss jeder mutationsverursachende Faktor auf das Auftreten von Krebs hatte. Für 32 Krebstypen haben sie medizinische Informationen von Patienten auf der ganzen Welt zusammengetragen, einschließlich der DNA-Sequenzen dieser Patienten, Informationen über ihren Lebensstil und welche Art von Krebs sie hatten. Sie kombinierten diese Datensätze, um den Einfluss der einzelnen Mutationsfaktoren zu verstehen. So würde eine Analyse für Lungenkrebs aussehen: Forscher kennen bereits die durchschnittliche Anzahl zufälliger Mutationen, die bei einem ansonsten gesunden Menschen auftreten, der gut isst und niemals raucht. Angenommen, diese Zahl ist 100. Aus diesen Datensätzen und aus früheren Untersuchungen ging hervor, dass Raucher dreimal höhere Zellmutationsraten aufweisen als gesunde Nichtraucher. Man würde also erwarten, 300 Mutationen bei Rauchern zu finden. Wahrscheinlich können Sie diese zusätzlichen 200 dem Rauchen zuschreiben. Sie führten eine ähnliche Analyse für 31 andere Krebsarten durch, indem sie die mittlere Anzahl von Mutationen von gesunden Personen mit Mutationen verglichen, die auf bekannte umweltbedingte und vererbbare Ursachen dieser Krebsarten zurückzuführen sind.

Ein Vergleich der 32 Krebsarten zeigte den Effekt zufälliger Mutationen. Krebs tritt häufiger in Geweben auf, die sich häufig teilen. Beispielsweise teilen sich Zellen im Dickdarm viel häufiger als Zellen im Gehirn, weshalb Dickdarmkrebs in der Bevölkerung viel häufiger vorkommt als Hirnkrebs. Aber insgesamt haben die Zahlen, die sie erhalten haben, 66 Prozent zufällig, 29 Prozent umweltbedingt und 5 Prozent geerbt, den Forschern gesagt, dass die Mehrheit der Krebserkrankungen durch zufällige, unvorhersehbare „Fehler“ verursacht wird, die passieren können nicht vorhergesagt werden.

Laut Bert Vogelstein, Mitautor der Studie und Professor für Pathologie und Onkologie bei Johns Hopkins, bietet es Millionen von Patienten Trost, die an Krebs erkrankt sind, aber ein nahezu perfektes Leben geführt haben. Wir möchten, dass die Menschen sich nicht wegen ihrer Krebserkrankungen schuldig fühlen. Diese Krebsarten wären aufgetreten, egal was sie taten. “Die Forscher sagen, die Ergebnisse könnten auch als Richtschnur für die künftige Forschung dienen: Wenn man versteht, wie man Krebs frühzeitig erkennt, wenn er sich zum ersten Mal entwickelt, könnte dies eine bessere Chance für eine erfolgreiche Behandlung bieten.

Können wir also etwas tun, um diese zufälligen Mutationen zu verlangsamen oder sogar ganz zu eliminieren? Im Moment sagen die Forscher, dass die meisten unvermeidlich sind, aber es ist möglich, dass einige von ihnen in Zukunft vermeidbar werden könnten. Es gibt vier Möglichkeiten, wie Zellen während der Zellteilung zufällig mutieren. Eine davon, reaktive Sauerstoffspezies oder „freie Radikale“ genannt, könnte theoretisch reduziert werden, indem die Zellen speziellen Antioxidantien ausgesetzt werden. Laut Vogelstein könnte ein besseres Verständnis dieser Mutationen Forschungsbereiche für die Entwicklung solcher vorbeugender antioxidativer Therapien eröffnen. "Es ist ähnlich wie unser Verständnis von Cholesterin", sagt Vogelstein. "Bevor wir über Cholesterin Bescheid wussten, wussten wir nicht, dass wir versuchen könnten, es zu senken, um Herz-Kreislauf-Erkrankungen vorzubeugen."

Und vielleicht konnte diese Art der Forschung nicht früh genug kommen. Die Forscher gehen davon aus, dass in Zukunft mit zunehmendem Alter der Bevölkerung der Anteil der auf zufällige Mutationen zurückzuführenden Krebsfälle nur noch zunehmen wird. Mit zunehmendem Alter des Körpers haben sich die Zellen mehr geteilt, was die Wahrscheinlichkeit von Mutationen und Krebs erhöht. Vogelstein sagt, wir werden mit dieser Zunahme Schritt halten, indem wir bessere Methoden finden, um Krebs in einem frühen Stadium zu erkennen.

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