Pia's Kampf gegen den Krebs
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Deutsches Krebsforschungszentrum
Wissenschaftler*innen
Das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) aus Heidelberg geht in über 100 Abteilungen und Arbeitsgruppen den Fragen nach, wie Krebs eigentlich entsteht, welche Risikofaktoren dazu führen und wie eine mögliche Erkrankung präventiv angegangen werden kann. Hieraus ergeben sich die Forschungsschwerpunkte Zell- und Tumorbiologie, funktionelle und strukturelle Genomforschung, Krebsrisikofaktoren und Prävention, Immunologie und Krebs, Bildgebung und Radioonkologie und Infektion, Entzündung und Krebs.
Mitarbeitende insgesamt
Das Forschungszentrum vereint die Grundlagenforschung mit der Patientenversorgung. Somit werden mögliche Therapien gleich in klinischen Studien getestet, um dem Ziel der Einrichtung – einem besseren Verständnis der Krankheit und daraus folgend einer besseren Krebspatientenversorgung – nachzukommen. Zudem bietet der Krebsinformationsdienst (KID) seit inzwischen 38 Jahren Betroffenen und Angehörigen, aber auch einfach nur Interessierten Aufklärung zu der Krankheit an. [1]
Gesamtbudget aus Grundfinanzierung, Projektförderung & eigenen Einnahmen
- Bild: Tobias Schwerdt/DKFZ
Stefan Pfister
Forschung an Hirntumoren
Stefan Pfister hat sich mit seiner Arbeit auf die Erkennung von Hirntumoren bei Kindern spezialisiert. Mit seiner Forschung möchte er die Diagnose und Therapie von Hirntumoren merklich verbessern.
Um die Tumore besser diagnostizieren und klassifizieren zu können, nutzt er die Gensequenzierung eines jeden Menschen. Die Sequenzierung der Gene gibt Aufschluss darüber, welche Gene sich an welcher Stelle verändert haben und die grundlose Zellteilung auslösen.
Pro Tumorart ist die Stelle und die Art der veränderten Gene die Gleiche, sodass dadurch erkannt werden kann, um welchen Tumor es sich handelt. Dementsprechend ist die Diagnose des Tumors genauer und die Therapiemöglichkeiten können besser auf die spezielle Erkrankung ausgerichtet werden.
Dieses Verfahren nennt sich Methylierungs-basierte Tumorklassifikation. [2]
Lebenslauf
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Alles Wissenswerte zum Thema Krebs
Krebs ist die am häufigsten auftretende tödliche Krankheit bei Erwachsenen und Kindern. Nach verschiedenen Unfällen ist die Erkrankung die zweithäufigste Todesursache.
Krebs Neuerkrankungen pro Jahr in Deutschland [2]
Der erwartete Anstieg der Neuerkrankungen zwischen 2015 und 2030 liegt bei 23%. Ursache ist der demographische Wandel.
Was macht Krebs mit unserem Körper
Normalerweise Teilen sich die Zellen in unserem Körper immer dann, wenn sie an einer bestimmten Stelle gebraucht werden. Bei der Wundheilung beispielsweise. Bei einer Krebserkrankung teilen sich die Krebszellen jedoch ohne bedarf innerhalb des Körpers. Das bedeutet die Zellen werden immer mehr und mehr. Dadurch zerstören die Zellen gesundes Gewebe und die gesunden Organe werden beeinträchtigt [4]
Wie entsteht Krebs?
Krebs entsteht durch Veränderungen im Erbgut. Das bedeutet, dass die Zellen im Körper aufgrund einer Fehlcodierung genetisch verändert sind. Es wird angenommen, dass erst mehrere genetische Veränderungen tatsächlich zum Ausbruch von Krebs führen. Von dieser Fehleranfälligkeit der Codierung kann grundsätzlich jeder betroffen sein. Das Risiko steigt jedoch mit zunehmendem Alter, durch die Vererbung, Rauchen, Alkoholkonsum und UV-Strahlung. [4]
Wie entwickelt sich Krebs?
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Krebs bei Kindern
Menschen unter 18 erkranken jährlich in Deutschland an Krebs [3]
Die häufigsten Krebsarten bei Kindern und Jugendlichen
Die Krebserkrankung von Kindern unterscheidet sich zu der von Erwachsenen. Die Art der Erkrankung, das Risiko zu erkranken und die Art der Behandlung sind different. Zudem ist die Behandlung bei Kindern meist erfolgreicher als bei Erwachsenen. [3]
Leukämie Neuerkrankungen nach Alter und Geschlecht
Erkrankungen pro 100.000 in den Jahren 2010 - 2019
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Dem Tumor einen Namen geben
Bei der Therapie einer Krebserkrankung ist die Klassifizierung des Tumors ausschlaggebend für die Diagnose und folglich dem Therapieweg. Stefan Pfister und sein Forschungsteam am DKFZ haben zu der genaueren Klassifizierung die Muster der DNA-Methylierung in den Tumorzellen analysiert. Durch maschinelles Lernen und umfassende Analysemethoden konnten die Forschenden die Muster in verschiedene Klassen unterteilen und so eine genauere, als auch objektivere Klassifizierung der Tumoren erzielen.
- Bild: Capper et al., 2019
Inzwischen ist diese Klassifizierung auch weitgehend in die WHO-Klassifikation der Tumoren des Zentralnervensystems und der Tumoren im Kindesalter eingeflossen. Durch den Algorithmus zeigte sich, dass zwölf Prozent der pathologischen Ergebnisse eine falsche Einteilung der Tumoren ergaben und erst durch die neue Tumorklassifizierung kontrolliert werden konnten. Dabei erkennt das Programm besonders sehr seltene Unterarten der Krankheit besser als die üblichen Methoden. Um das Verfahren weltweit zugänglich zu machen, haben die Wissenschaftler eine Plattform für die forschungsbasierte Klassifizierung bereitgestellt: [4]
https://www.molecularneuropathology.org/mnp/
Was ist die DNA-Methylierung überhaupt?
Die DNA-Methylierung ist ein reversibler, epigenetischer Mechanismus, bei dem eine chemische Modifikation an den Grundbausteinen der Erbsubstanz einer Zelle vorgenommen wird. Die DNA-Methylierung unterliegt normalerweise einem Gleichgewicht, indem Enzyme wie beispielsweise die DNA-Methyltransferasen (DNMTs) Methylgruppen hinzufügen, und Enzyme, wie die Ten-Eleven-Translokasen (TETs), Methylgruppen entfernen. Die Methylierung kann die Genaktivität beeinflussen, ohne dabei die DNA-Sequenz an sich zu modifizieren.
- Bild: Eigene Darstellung
- Erkennung der Ziel-DNA-Sequenz, also der CpG-Dinukleotide: spezielle DNA-Sequenzen mit einer Cytosin-Guanin-Basenpaarung
- Anlagerung der Methylgruppe: Das Enzym DNA-Methyltransferase bindet an die CpG-Stelle und überträgt Methylgruppen von dem jeweiligen Molekül, dass diese für den Prozess bereitstellt, auf das 5. Kohlenstoffatom der Base Cytosin. Bei der Methylgruppenquelle handelt es sich meist um S-Adenosylmethionin, das somit eine essenzielle Rolle in dem Prozess spielt.
- Bildung von 5-Methylcytosin: Durch die Anlagerung der Methylgruppen wird aus dem Cytosin 5-Methylcytosin.
- Repression: Die Methylgruppen in den Promoter Regionen ziehen weitere Proteine an, die an die methylierte DNA binden und die Transkription unterdrücken
- Demethylierung: Es gibt auch Mechanismen zur Entfernung von Methylgruppen, die als Demethylierung bekannt sind. Das kann passiv durch Zellteilung erfolgen oder aktiv durch spezialisierte Enzyme, wie zum Beispiel die Ten-Eleven-Translokasen (TET). Diese Demethylasen entfernen Methylgruppen von den Aminosäuren der Histone. [4]
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mRNA Impfung gegen Krebs
Die mRNA-Impfung verspricht eine schnelle Anpassungsfähigkeit, geringe Integrationsanforderungen, da keine Integration in den Zellkern erforderlich ist, und eine gute Verträglichkeit. Aber was steckt hinter der Impftherapie, die als Vorreiter in der Covid19-Pandemie fungierte?
Ziel einer mRNA-Impfung in der Krebstherapie ist die besserer Diagnose und Therapie von vorhandenen Krebszellen durch das eigene Immunsystem. Allerdings ist die Differenzierung von Tumorzellen und den gesunden Zellen des Körpers nicht einfach und die Tumormerkmale verändern sich während der Krankheit auch weiter. Somit sind für eine erfolgreiche Therapie mit der mRNA-Impfung geeignete Tumormerkmale essenziell.
Bei der mRNA-Impfung wird die mRNA mit dem Bauplan für die Tumormerkmale über Lipidpartikel in die Zelle transportiert. Anschließend produziert die Zelle Proteine und präsentiert Neoantigene an der Oberfläche. Diese Neoantigene sind als Marker für entartete beziehungsweise befallene Zellen ein Angriffspunkt für das Immunsystem oder eben auch eine Therapie. Die Immunzellen erkennen somit die Neoantigene und reagieren auf das Tumormerkmal.
Durch die vielen Adaptionsmöglichkeiten ist diese Art der Krebstherapie besonders bei Krebsarten mit zahlreichen Genveränderungen erfolgsversprechend. Hierzu zählen zum Beispiel Lungenkrebs oder der schwarze Hautkrebs. Allerdings ist ein mRNA-basierter therapeutischer Impfstoff gegen Krebs in Europa noch nicht zugelassen. Es gibt allerdings einige Impfstoffe, die sich in einem beschleunigten Zulassungsverfahren befinden. [5]
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Quellen
[1]
- „Zahlen und Fakten - Deutsches Krebsforschungszentrum“. Zugegriffen 10. Januar 2024. https://www.dkfz.de/de/dkfz/quick-facts.html.
- „Über uns - Deutsches Krebsforschungszentrum“. Zugegriffen 26. Januar 2024. https://www.dkfz.de/de/dkfz/index.html.
- Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren. „Deutsches Krebsforschungszentrum“. Zugegriffen 26. Januar 2024. https://www.helmholtz.de/ueber-uns/helmholtz-zentren/zentren-a-z/zentrum/deutsches-krebsforschungszentrum-dkfz/
[2]
- „Pionier im Kampf gegen den Krebs“. Zugegriffen 06.01.2024. https://www.helmholtz.de/newsroom/artikel/pionier-im-kampf-gegen-den-krebs/.
[3]
- „Krebs bei Kindern und Jugendlichen“. Zugegriffen 06.01.2024. https://www.krebsinformationsdienst.de/aktuelles/2023/news010-krebs-kinder-jugendliche-haeufigkeit.php.
[4]
- Spork, V. P. (2018, Juni 22). Neuer Algorithmus erkennt viele Typen von Hirntumoren – Newsletter Epigenetik. https://www.newsletter-epigenetik.de/neuer-algorithmus-erkennt-viele-typen-von-hirntumoren/
- Sturm, Dominik, David Capper, Felipe Andreiuolo, Marco Gessi, Christian Kölsche, Annekathrin Reinhardt, Philipp Sievers, u. a. „Multiomic Neuropathology Improves Diagnostic Accuracy in Pediatric Neuro-Oncology“. Nature Medicine 29, Nr. 4 (April 2023): 917–26. https://doi.org/10.1038/s41591-023-02255-1.
- „KI-gestützte Krebsdiagnose für Kinder und Jugendliche“, 16. März 2023. https://www.kitz-heidelberg.de/newsroom/alle-meldungen/detail/ki-gestuetzte-krebsdiagnose-fuer-kinder-und-jugendliche.
- Berlin, Charité-Universitätsmedizin. „Pressemitteilung“. Zugegriffen 10. Januar 2024. https://www.charite.de/service/pressemitteilung/artikel/detail/ epigenetische_analyse_dem_tumor_den_richtigen_namen_geben/.
- Capper, David, David T. W. Jones, Martin Sill, Volker Hovestadt, Daniel Schrimpf, Dominik Sturm, Christian Koelsche, u. a. „DNA Methylation-Based Classification of Central Nervous System Tumours“. Nature 555, Nr. 7697 (22. März 2018): 469–74. https://doi.org/10.1038/nature26000.
[5]
- „mRNA Impfung gegen Krebs“. Zugegriffen 26. Januar 2024. https://www.dkfz.de/de/aktuelles/mRNA-Impfung-gegen-Krebs.html.
- Krebsforschungszentrum, Krebsinformationsdienst, Deutsches. „Darmkrebs mit einer Impfung behandeln? - Ein Update zur mRNA-Technologie“, 18. Dezember 2023. https://www.krebsinformationsdienst.de/fachkreise/nachrichten/2023/krebs-mit-mrna-impfung-behandeln.php
Impressum
Verantwortliche: Clara Hillerkuß, Nathalie Large, Katharina Gauland
Projekt im Rahmen des WMK-Studiengangs im Seminar Digitale Medienpraxis: Digital Storytelling gehalten von Dr. Anne Barnert im Wintersemester 2023/2024
Entwickelt mit Pageflow und Adobe Express
Ablaufplan & Aufgabenverteilung:
Clara Hillerkuß:
- Vorstellung des Deutschen Krebsforschungszentrums
- Einblick in die Forschung
Nathalie Large:
- Vorstellung des Forschers (Stefan Pfister)
- Allgemeines zum Thema Krebs
- Krebs bei Kindern
Katharina Gauland:
- Brainstorming Scribble - Konzeptentwicklung
- Erstellung Drehbuch - Erfassung des Texts und Visualisierung
- Erstellung Scribble 1 & Scribble 2 in Adobe Express
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