Eines der größten Probleme der derzeitigen Krebstherapie ist die Toxizität und unzureichende Spezifität der Medikamente und Methoden. Beispiele hierfür sind insbesondere Chemotherapie und Radiotherapie, aber auch spezifischere Methoden wie die Antikörpertherapie. Dadurch kommt es zu schweren Nebenwirkungen.

Ein Grund, warum Tumore überleben können ist, dass in den Krebszellen die Apoptose (programmierter Zelltod) nicht mehr funktioniert. Das führt dazu, dass sich die Zellen unkontrolliert teilen.

Erste Versuche die Apoptose wieder zu aktivieren gibt es bereits.
Ein Ansatz ist hierbei mithilfe von Viren, DNA-Sequenzen, welche die Apoptose auslösen, in die Krebszellen einzuschleusen und sie dadurch zu zerstören.

Ein Problem bei dieser Methode ist, dass die Zielproteine (Andockstellen) der Viren sowohl in Tumorzellen als auch in gesunden Zellen vorkommen und daher die Spezifität, das heißt die Unterscheidung zwischen Krebszelle und gesunder Zelle, eingeschränkt ist. Dieses Problem tritt auch bei der oben genannten Antikörpertherapie auf. Im Kampf gegen den Krebs versucht man neue Wege zu beschreiten um diese Probleme zu umgehen.

Unsere Idee ist daher eine andere Methode einzusetzen: Optogenetik
Was ist Optogenetik?
Optogenetische Schalter sind Proteine (zum Beispiel das mit Phytochrom interagierende Protein PIF3), die durch Licht spezieller Wellenlängen aktiviert werden und dadurch in Interaktion mit anderen Proteinen treten können. Das ermöglicht es uns, diese Proteine für die Aktivierung von Genen einzusetzen, zum Beispiel solchen, die Apoptose in Krebszellen auslösen können. Ein solches Protein ist das humane Bax-Protein.
Dadurch werden dann nur die Zellen zerstört, die dem Licht ausgesetzt sind, wohingegen alle anderen, selbst wenn sie von den Viren infiziert worden sind, am Leben bleiben. Es kommt zudem zu keinen weiteren Nebenwirkungen, die sonst möglicherweise bis zum Tod führen würden.
Um dies zu simulieren wollen wir nun Hefezellen (Saccharomyces cerevisiae) als Modellorganismus verwenden und in diese das humane Bax-Protein (siehe oben), gekoppelt mit dem optogenetischen Schalter, einfügen.

Wenn nun die Hefezellen mit der entsprechenden Wellenlänge bestrahlt werden, wird durch den optogenetischen Schalter der Zelltod ausgelöst und die Hefezellen sterben.

Zusätzlich könnte man einen fluoreszierenden Marker (z.B. Fusionsprotein Bax/GFP) verwenden um die Apoptose direkt sichtbar zu machen. Man würde ein leuchtendes Protein an das Apoptoseprotein Bax knüpfen.Während der Apoptose würde das Apoptoseprotein Bax dann fluoreszieren und somit einen sowohl räumlichen als auch zeitlichen experimentellen Nachweis ermöglichen. Das heißt: Alle Zellen, die sterben, leuchten!

Auf unserem Wiki ist eine ausführlichere Erklärung mit Bildern in englischer Sprache zu finden.

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