Ein Forschungsteam um Professor Stefan H. Stricker, Professor für Epigenetic Engineering am Biomedizinischen Centrum der LMU und Arbeitsgruppenleiter bei Helmholtz Munich, hat gemeinsam mit internationalen Partnern eine neue CRISPR-basierte Methode entwickelt, mit der sich die Proteinproduktion in Zellen gezielt steuern lässt. Die Ergebnisse wurden im Fachmagazin Science veröffentlicht.
Die Methode mit dem Namen TAPIR (Targeted Activation of Protein Translation) ermöglicht es, die Aktivität ribosomaler Gene gezielt zu steigern und dadurch die Produktion ribosomaler RNA (rRNA) zu erhöhen. Diese spielt eine zentrale Rolle bei der Proteinsynthese und beeinflusst unter anderem, ob sich Zellen teilen, spezialisieren oder ihre Stammzelleigenschaften behalten.
Bislang war bekannt, dass sich die Menge ribosomaler RNA zwischen verschiedenen Zelltypen unterscheidet und bei zahlreichen Erkrankungen verändert ist. Ob diese Veränderungen Ursache oder Folge biologischer Prozesse sind, blieb jedoch unklar. „Unsere neue Studie zeigt, dass eine gezielte Aktivierung der rRNA-Produktion die Proteinsynthese deutlich steigert“, erklärt Stricker, Letztautor der Veröffentlichung.
Besonders relevant könnten die Ergebnisse für Erkrankungen sein, bei denen die Ribosomenfunktion gestört ist. Dazu gehören Ribosomopathien wie das Treacher-Collins-Syndrom, eine seltene angeborene Krankheit, die zu Fehlbildungen im Gesichtsbereich führt. Im Mausmodell ist es den Forschenden gelungen, krankheitsbedingte Veränderungen teilweise zu kompensieren, indem die rRNA-Produktion gezielt angekurbelt wurde.
Darüber hinaus beobachtete das Forschungsteam, dass ähnliche Mechanismen auch bei Bauchspeicheldrüsenkrebs eine Rolle spielen. Tumorzellen nutzen eine erhöhte rRNA-Produktion offenbar, um ihr rasches Wachstum aufrechtzuerhalten. Im Mausmodell für Bauchspeicheldrüsenkrebs konnte TAPIR die rRNA-Produktion steigern und das Wachstum der Krebszellen fördern. Das zeigt, dass die erhöhte rRNA-Produktion kausal zum Tumorwachstum beiträgt und nicht nur eine Begleiterscheinung ist.
„Unsere Studie macht deutlich, dass die Regulation der Proteinbiosynthese sowohl bei Entwicklungs- und Wachstumsprozessen als auch bei der Krebsentstehung eine zentrale Rolle spielt“, fasst Stricker zusammen. Er sieht in TAPIR eine Forschungsplattform, um die Rolle der Proteinbiosynthese bei Gesundheit und Krankheit besser zu verstehen und langfristig neue Therapieansätze zu entwickeln.