Mit Bioinformatik gegen Krebs

Um sich ein möglichst vollständiges Bild über alle an Krebs beteiligten biologischen Prozesse zu machen, haben sich Forscher aus aller Welt zum „Pan-Cancer Analysis of Whole Genomes Project“ zusammengeschlossen

Text Isabell Spilker

Krebspatienten basierend auf der Analyse ihres Tumorerbguts wirksame Medikamente zu empfehlen: Das ist das erklärte Ziel der Präzisionsonkologie. Dazu streben Forscher aus aller Welt gemeinsam danach, sich ein vollständigeres Bild über alle an Krebs beteiligten biologischen Prozesse zu machen. Dass die genetischen Ursachen für die Entstehung von Krebs noch viel komplexer sind als bislang angenommen, ist eine zentrale Erkenntnis von Forschern der ETH Zürich und des Universitätsspitals Zürich im Rahmen des Projekts. Insgesamt über 1300 Wissenschaftler aus 37 Ländern und über 70 Institutionen haben sich zum „Pan-Cancer Analysis of Whole Genomes Project“ zusammengeschlossen.

Der Entstehung von Krebs gehen mehrere aus dem Ruder gelaufene Programme der Zelle voraus, für die sich der Tumor eines ganzen Pools an krebstreibenden Erbgutveränderungen bedient. Um hier mit Krebsmedikamenten zielgerichtet wirken zu können, ist es wichtig, ein Gesamtbild zu haben und zu verstehen, wie sich bestimmte Mutationen einzeln oder auch in Kombination auswirken. Im Gegensatz zu früheren Studien wurde im Pan-Cancer-Projekt deswegen erstmals nicht nur ein Prozent des Genoms untersucht, sondern auch die restlichen 99 Prozent. So konnten neue Schlüsselregionen identifiziert werden, die krebserzeugende Veränderungen bewirken.

Teile zu einem Ganzen zusammensetzen

„Wir haben die verschiedenen Puzzleteile zu einem vollständigeren Gesamtbild zusammengesetzt“, erklärt Gunnar Rätsch, Professor für Biomedizininformatik an der ETH Zürich. Er leitete im Rahmen des Pan-Cancer-Projekts eine Studiengruppe, die die Veränderungen der RNS-Erbinformationen im Visier hatte, die neben der DNS eine unerwartet große Rolle spielen. Die Forschenden extrahierten sieben Kategorien krebsrelevanter Veränderungen der RNS. „Bisher konnte man noch nicht nachweisen, dass RNS-Veränderungen eine so große Rolle bei der Entwicklung von Krebs spielen“, sagt Rätsch. Möglich wurde der datengestützte Schweizer Beitrag durch eine neue Infrastruktur an der ETH: Das in den letzten Jahren aufgebaute Computersystem „Leonhard Med“, ein Speicher und Rechnercluster, verfügt über einen besonders leistungsstarken und schnell verfügbaren Speicher. Es dient der datengesteuerten Präzisionsmedizin und personalisierten Gesundheitsforschung. Er erlaubt, Muster in sehr großen, medizinischen Datenmengen zu erkennen und zu berechnen. Leonhard Med ermöglicht kollaborative und sehr vielfältige biomedizinische Forschung.

Wichtig für Verständnis und Behandlung

Das im „Pan-Cancer Analysis of Whole Genomes Project“ entstandene Kompendium bietet eine wertvolle Basis für die Forschung. Es zeigt, wie zunehmend wichtig die Bioinformatik einerseits für das Verständnis der Ursachen und andererseits für die Prävention, Diagnose und Behandlung von Krebs ist. Die datenbasierte Erfassung wird auch mit der Fluoreszenzin- situ-Hybridisierung (FISH) gestützt, der gebräuchlichsten Methode in der Onkologie und Zytogenetik. Fluorochrommarkierte DNA-Sonden weisen bestimmte genomische Regionen nach. Mit den FISH-Sonden des Sysmex Tochterunternehmens OGT sind genetische Aberrationen und Deletionen dabei schnell nachweisbar.

Weitere Infos: dcc.icgc.org/pcawg

Summary

Die Bioinformatik wird zunehmend wichtig für das Verständnis und die Behandlung von Krebs
Wissenschaftler aus aller Welt haben sich zu einem internationalen Großprojekt zusammengeschlossen
Ein Hightech-Speicher- und Rechnercluster an der ETH Zürich stellt dafür die Infrastruktur bereit

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