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Telomerase: Medizinnobelpreis mit Perspektiven für Krebsforschung und Anti-Aging-Medizin (06.10.2009)

Die drei Wissenschaftler haben das Enzym Telomerase und seine Schutzfunktion für die Chromosomen entdeckt. Blackburn und Greider waren in diesem Jahr bereits mit dem Paul-Ehrlich-Preis ausgezeichnet worden.

Laut Begründung des Nobelpreiskomitees haben die drei Forscher die Erklärung für eine der wichtigsten Fragen in der Biologie gefunden: Wie gelingt es, die Chromosomen bei der Zellteilung zu erhalten und einen allmählichen Zerfall zu verhindern. Das Problem ergibt sich aus einer Eigenschaft der DNA-Polymerase. Das ist das Enzym, das vor der Zellteilung die gesamte DNA Base für Base kopiert, dabei jedoch am Ende der Chromosomen einige Basen auslässt.

Die Lösung findet sich in den Endkappen der Chromosomen, den Telomeren. Sie wurden bereits in den 30er-Jahren von Hermann Muller (Nobelpreis 1946) und Barbara McClintock (Nobelpreis 1983) beschrieben. Die genaue Struktur und Funktion der Telomere blieb jedoch unbekannt, bis Elizabeth Blackburn in den 80er-Jahren entdeckte, dass die DNA am Ende der Chromosomen aus einer wiederholten Abfolge der gleichen Sequenz nämlich CCCCAA bestand.
Etwa um diese Zeit stand Jack Szostak vor dem Problem, dass die Minichromosomen, die er in Hefezellen einbrachte, nach kurzer Zeit abgebaut wurden. Zusammen mit Blackburn rüstete Szostak 1982 die Minichromosomen mit den endständigen CCCCAA-Sequenzen aus, was den Abbau der Minichromosomen prompt verhinderte – ohne dass die Forscher damals erklären konnten, worauf diese Schutzwirkung beruhte. Dies gelang der damaligen Doktorandin Carol Greider, die 1984 zusammen mit Blackburn ein bisher unbekanntes Enzym entdeckte, das beide Forscher Telomerase nannten.

Wie sich bald herausstellte, besteht die Telomerase aus einem Enzym und der RNA-Sequenz CCCCAA. Sie dient dem Enzym als Matrix, um am Ende des Chromosoms jene CCCCAA-Sequenzen wieder anzuhängen, die bei der Zellteilung verloren gehen. Die DNA wird dadurch so weit verlängert, dass bei der nächsten Kopie durch die DNA-Polymerase keine wichtigen Gene verloren gehen.

Schon bald stellten Szostak und Blackburn fest, dass Mutationen in der Telomerase nicht nur die DNA verkürzen, sondern bei Vielzellern zu einer frühzeitigen Alterung führen. Eine intakte Telomerase verhinderte dies. Greider konnte das als erste auch an menschlichen Zellen nachweisen.

Damit wurden die Experimente der Biologen auch für die Medizin interessant. Forscher vermuten, dass die Telomerase nicht nur Alterungsprozesse beim Menschen beeinflusst. Sie ist auch an der Krebsentstehung beteiligt, und sie könnte bei der Therapie mit Stammzellen eine Rolle spielen.

Bekannt ist, dass embryonale Stammzellen das Enzym Telomerase bilden. Beim erwachsenen Menschen findet sich das Enzym in den Zellen des Immunsystems, die regelmäßig durch Zellteilung erneuert werden müssen. In vielen somatischen Zellen, die nicht erneuert werden, lässt auch die Telomeraseaktivität nach.

Die Telomeraseaktivität ist auch bei einer Reihe von Krankheiten vermindert, die mit einer vorzeitigen Alterung einhergehen. Dazu gehören das Werner-Syndrom, die Ataxia telangiectasia und ähnliche Erkrankungen, das Bloom-Syndrom, die Fanconi-Anämie und das Nijmegen breakage-Syndrom. Bei diesen Erkrankungen ist die DNA-Reparatur beschädigt. Inwiefern dies für die verminderte Telomerase-Aktivität verantwortlich ist, ist Gegenstand aktueller Forschungen.

Vor diesem Hintergrund überrascht es nicht, dass die Telomere zum Gegenstand in der Erforschung des menschlichen Alterns wurden und die Telomerase zum Thema für die Anti-Aging-Medizin wurde. Die diesbezüglichen Hoffnungen haben allerdings schon früh einen prinzipiellen Dämpfer erhalten.

Die ersten Tierexperimente ergaben nämlich, dass Mäuse mit einer erhöhten Telomerase-Aktivität häufiger an Krebs erkranken und deshalb keineswegs länger leben. Dies hat allerdings nicht verhindern können, dass einige Firmen Substanzen entwickelten, welche die Telomerase-Aktivität steigern.

Dazu gehört der Telomerase-Aktivator TA-65 der Firma Geron, den die Firma TA Sciences in den USA für Anti-Aging-Jünger als sogenanntes Nahrungsergänzungsmittel zum Preis von 4.500 US-Dollar für 6 Monate (inklusive Telomerase-Testung anbietet). Als Arzneimittel ist TA-65 nicht zugelassen und Belege für eine lebensverlängernde Wirkung fehlen völlig – denkbar ist natürlich auch eine Lebensverkürzung durch Krebserkrankungen.

Die Firma dürfte den Nobelpreis dennoch als willkommene Werbung zu nutzten wissen. Die gilt auch für die Firma Sierra Sciences, die sich die „Heilung des Alterns“ zum Ziel gesetzt hat, verkündete im November 2007, dass die Substanz C0057684 eine noch höhere Telomerase-Aktivität erziele, und kürzlich wurde verkündet, man habe 62 weitere Substanzen entdeckt, mit denen die Telomeraseaktivität gesteigert werden könne.

Das Ziel ist die Unsterblichkeit. Sie wird in der Natur immer wieder von einigen humanen Zellen erreicht, nicht zum Vorteil der Patienten: Krebszellen verdanken ihre Fähigkeit, sich unendlich häufig zu teilen zu können, dem Enzym Telomerase, dessen Aktivität in Krebszellen häufig gesteigert ist.

Die Telomerase ist deshalb auch ein Ansatzpunkt der Krebsforschung. Die Firma Merck (in Deutschland MSD) untersucht derzeit verschiedene Krebsvakzine, welche die Firma Geron entwickelt hat. Ihr Ziel besteht darin, das Immunsystem des Organismus gegen die vermehrte Telomerase-Aktivität der Tumoren zu sensibilisieren.

Geron hat außerdem einen Telomerase-Inhibitor (GRN163L) entwickelt, der bei einer Reihe von Krebserkrankungen klinisch untersucht wird. Sie hoffen dass die Substanz gezielt die Krebsstammzellen abtöten könnte, in denen einige Krebsexperten den Ausgangspunkt für Rezidive nach einer erfolgreichen Primärtherapie sehen. Dieses Konzept ist jedoch umstritten und Ergebnisse, die eine Wirksamkeit von Telomerase-Inhibitoren bei Krebserkrankungen belegen würden, gibt es derzeit nicht.

Im schwedischen Rundfunk zeigten sich die Preisträger überglücklich über ihre Auszeichnung. „Die Anerkennung für eine Grundlagenforschung aus reiner Neugierde ist wunderschön”, sagte die 1961 geborene Greider, jüngste in der Runde, die an der Johns Hopkins University School of Medicine in Baltimore arbeitet. Sie habe die Nachricht erhalten, als sie am Morgen gerade Wäsche wusch, sagte die Molekularbiologin dem Sender SR.

Die 1948 in Australien geborene Blackburn sagte, sie sei von dem Anruf aus Schweden geweckt worden und „ich denke immer noch ich träume”. Sie gestand allerdings, sie habe schon bei ihrer Entdeckung geahnt, dass sie etwas Großem auf der Spur sei, sagte Blackburn, die an der University of California in San Francisco arbeitet. Der 1952 in London geborene Szostak, der unter anderem am Massachusetts General Hospital in Boston forscht, will nun ein großes Fest ausrichten.

Im vergangenen Jahr wurde der deutsche Krebsforscher Harald zur Hausen mit dem Medizin-Nobelpreis ausgezeichnet. Mit der Vergabe des Medizinpreises beginnt jedes Jahr der Nobelpreis-Reigen. Verliehen werden die Preise, von denen jeder mit umgerechnet 980.000 Euro dotiert ist, am 10. Dezember. © rme/afp/aerzteblatt.de


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