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Die Studie identifiziert Genmutationen, die sich auf die Strahlenresistenz und -empfindlichkeit auswirken

Eine neue Studie von Northwestern Medicine identifiziert häufige und seltene Genmutationen, die sich auf die Strahlenresistenz und -empfindlichkeit auswirken, ein wichtiger Schritt hin zu einer individuelleren und wirksameren Strahlentherapie für Krebspatienten.

Im Gegensatz zu neueren gezielten medikamentösen Therapien, die sich an der Genomik des Krebses einer Person orientieren, wird die Strahlentherapie weiterhin mit generischen Zeitplänen und Dosierungen durchgeführt.

„Die fehlende Einbeziehung genetischer Daten in die Strahlenbehandlung ist ein erheblicher ungedeckter klinischer Bedarf“, sagte der korrespondierende Autor Dr. Mohamed Abazeed, außerordentlicher Professor für Strahlenonkologie an der Feinberg School of Medicine der Northwestern University und Strahlenonkologe der Northwestern Medicine.

„Diese Informationen werden es uns letztendlich ermöglichen, die Strahlendosis für Patienten in der Klinik besser zu kalibrieren“, sagte Abazeed. „Wir können resistenteren Tumoren basierend auf ihren genetischen Mutationen höhere Dosen und empfindlicheren Krebsarten eine niedrigere Dosis verabreichen, wodurch wir sowohl die Behandlungseffizienz verbessern als auch die Toxizität verringern können. Die Ergebnisse beschleunigen ein neues Paradigma auf dem Gebiet der Strahlentherapie.“

Die Studie wurde kürzlich in Clinical Cancer Research veröffentlicht.

Bei der Untersuchung von Tumoren von 27 verschiedenen Krebsarten erstellten die Forscher ein Profil von 92 Genen mit 400 einzigartigen Mutationen und bestimmten den Einfluss dieser Gene auf die Strahlungsreaktion.

Sie entwickelten einen Rechenalgorithmus, der Mutationen in Genen nominierte, die wahrscheinlich die Empfindlichkeit gegenüber Strahlung beeinflussen. Wissenschaftler testeten diese Mutationen, indem sie sie in mehrere menschliche Zellen einbrachten, und bewerteten ihre Auswirkungen mithilfe von hochvolumigen Array-Phänotypprofilen.

Krebsgenomik spornte „Wunderwaffe“-Medikamente an; Strahlentherapie ist komplexer

„Die Krebsgenomik hat im letzten Jahrzehnt die Behandlung von Krebspatienten aus medikamentöser Sicht revolutioniert“, sagte Abazeed, ebenfalls Co-Leiter des Lungenkrebsprogramms am Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center der Northwestern University. „Wenn Sie die richtige Mutation im Tumor eines Patienten finden, gibt es jetzt eine Vielzahl von Medikamenten, die selektiv auf diese Mutation und damit auf diesen Tumor abzielen können.“

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„Aber die Strahlentherapie konnte diese jetzt leicht verfügbare genetische Information nicht nutzen, weil die Beziehung zwischen dem Krebsgenom und unserer Therapie komplexer ist. Es gibt viele Gene, die die Reaktion auf Strahlung in menschlichen Tumoren regulieren. Es erfordert großangelegte Projekte wie unseres, um diese Komplexität herauszuarbeiten und Genziele zu identifizieren, die klinisch umsetzbar sind.“

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Abazeed und Kollegen haben basierend auf der Mutation in „Patienten-Avataren“, menschlichen Tumoren, die direkt in Mäusen gezüchtet wurden, unterschiedliche Dosierungen der Strahlentherapie getestet.

„Unsere Strategien scheinen bei einer Teilmenge der von uns identifizierten Ziele zu funktionieren“, sagte Abazeed. Der nächste Schritt wird eine klinische Studie sein, in der verschiedene Bestrahlungsdosen oder Bestrahlungskombinationen mit anderen Medikamenten basierend auf den genetischen Veränderungen einzelner Tumore getestet werden.

Können wir diese Informationen nutzen, um Menschen vor Umweltstrahlung zu schützen?

Die Ergebnisse liefern auch wichtige Einblicke in die Wechselwirkungen zwischen dem menschlichen Genom und Strahlung in Bezug auf die Strahlenexposition in der Umwelt.

Über den Boden, die Luft, einige Baumaterialien und unsere Nahrung sind wir alle einer relativ geringen Hintergrundstrahlung ausgesetzt. Astronauten und zukünftige Raumfahrer können erheblicher kosmischer Strahlung ausgesetzt sein. Es besteht auch die Möglichkeit einer unbeabsichtigten Strahlenexposition durch einen großen nuklearen Unfall oder Krieg. Das Verständnis der Wechselwirkungen zwischen unseren Genen und der Strahlenbelastung ist sowohl für unsere Evolution als auch für unser Überleben als Spezies von grundlegender Bedeutung.“

Dr. Mohamed Abazeed, außerordentlicher Professor für Radioonkologie, Northwestern University Feinberg School of Medicine

Abazeed und sein Team untersuchen, wie die Genaktivität geändert werden kann, um eine größere Widerstandsfähigkeit gegen Strahlung zu schaffen, wenn eine Person Umweltstrahlung ausgesetzt ist, und diese Eingriffe später rückgängig zu machen, um unvorhergesehene Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit zu verhindern, einschließlich der Sorge um die Entwicklung von Krebs.

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„Es gibt potenzielle Möglichkeiten, jemandem für kurze Zeit ein Medikament zu geben, um ein Gen zu aktivieren, das Strahlenresistenz verleiht, und dann das Medikament zu entfernen und die Genaktivität wieder auf den Ausgangswert zurückzusetzen“, sagte er.

Andere nordwestliche Autoren sind Priyanka Gopal, Titas Bera, Trung Hoang und Alexandru Buhimschi.

Die Forschung wurde durch die Stipendien R37CA222294 und P30CA060553 des National Cancer Institute der National Institutes of Health unterstützt.

Quelle:

Nordwestliche Universität

Referenz:

Gopal, P., et al. (2022) Die Mutationslandschaft der Anfälligkeit von Krebs für ionisierende Strahlung. Klinische Krebsforschung. doi.org/10.1158/1078-0432.CCR-22-1914.

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