Exklusiv: Die Entdeckung einer kanadischen Studentin könnte Krebs vorbeugen – und HIV

Caitlin Miron hat eine große Entdeckung gemacht: Vor einer Woche wurde sie dafür ausgezeichnet, dass sie eine chemische Verbindung entdeckt hat, die die Fähigkeit hat, das Wachstum von Krebszellen zu verhindern, aber es könnte auch Verwendung bei der Eindämmung von HIV finden. In einem exklusiven Interview mit Yahoo Canada News verriet die Doktorandin aus Ontario, warum ihre Entdeckung sehr viel weitreichender sein könnte – für alles von HIV bis zu Zika – als ursprünglich gedacht.

„Da gibt es auch eine Quadruplex-formende Sequenz in einem Abschnitt von HIV, die für die Infektion des menschlichen Wirtes verantwortlich ist“, erklärte Caitlin Miron, Doktorandin an der Chemischen Fakultät der Queen‘s University gegenüber Yahoo Canada News.

Alles beginnt mit der DNA

Mirons Forschung beginnt mit der Untersuchung der DNS. Die meisten Menschen haben schon einmal das Modell der Doppelhelix der DNS gesehen, aber um an die Informationen in dieser Doppelhelix zu gelangen, muss die DNS temporär einsträngig werden.

Miron nutzt eine Halskette als Vergleich dafür, wie die einsträngige DNS funktioniert. Dieser Strang der DNS ist die Kette der Halskette und die Perlen oder die zelluläre Maschinerie, die die DNS liest und verarbeitet, um Proteine zu erzeugen, können sich frei auf dieser Kette bewegen.

„Sie können dies tun bis sie zu einem Knoten kommen”, sagte Miron. „Normalerweise kann die Zelle diesen Knoten lösen, aber wenn jemand anderer schon da war und extrem starken Kleber auf den Knoten aufgetragen hat… dann ist es im Prinzip ein permanentes Objekt und es ist eine Barriere, so dass die Perlen nicht mehr weiter können.“

Der Knoten ist eine Falte in der DNS, ein Guanin-Quadruplex oder G4, und die neu entdeckte Verbindung ist der extrem starke Kleber, der die ungewöhnliche Architektur stabilisiert und den Zugang zu bestimmten Abschnitten blockiert, die danach kommen.

Laut Miron haben die Forschungen und Fortschritte in der Bioinformatik gezeigt, dass sich einige dieser Knoten direkt vor Onkogenen formen können – Abschnitten der DNS, die, wenn sie gelesen werden, Proteine erzeugen, die zur Entwicklung von Krebs und Metastasen beitragen. Mit diesem Begriff wird der Krebs beschrieben, wenn er sich von seinem Ursprungsort aus in verschiedene Körperteile ausbreitet.

„Wenn wir diesen Prozess verhindern können, dann werden wir vielleicht in der Lage sein, gewisse Aspekte der Krebsentstehung oder Metastasen zu verhindern“, sagte Miron.

Lesen Sie auch: Wer wird Person des Jahres 2017?

Es stellte sich bei Mirons Forschung auch heraus, dass der Effekt dieser Verbindung zudem über die Behandlung von Krebs hinaus nützlich sein könnte.

„Diese Knoten sind auch dafür bekannt, alle möglichen Arten von Viren zu formen. Das Zika-Virus beispielsweise hat einen, deshalb gibt es Anwendungen über die Krebsbehandlung hinaus“, so Miron.

Was speziell die Behandlung von Krebs betrifft, so sagt Miron, dass es verschiedene Knoten in unterschiedlichen Quadruplexen gibt, manche können mit den meisten Krebsarten in Verbindung gebracht werden und andere wiederum sind spezieller.

„Mindestens einer [der Knoten], der zur Unsterblichkeit von Krebszellen führt, also ihre Fähigkeit, sich immer und immer wieder zu teilen, wird mit 85 Prozent der Krebsarten in Verbindung gebracht“, sagte Miron. „Da ist etwas potenzielle Spezifizität drin, aber es könnte auch für ein breiteres Spektrum anwendbar sein. Das wissen wir derzeit noch nicht.“

Der Anfang ihrer Forschung

Die Studentin aus Ottawa nahm ihre Arbeit mit Dr. Anne Petitjean in ihrem Labor an der Queen’s University auf. Miron begann während ihres Bachelors in Biochemie auszuhelfen, aber weil ihr die Zeit im Labor so viel Spaß machte, wechselte sie zu Chemie. Bereits in der Highschool war sie von der Untersuchung der DNS fasziniert. Dies setzte sich später fort und motivierte ihr Forschungsinteresse während des Bachelors bis hin zu ihrer Arbeit als Doktorandin.

Mirons Forschung kam an einen Wendepunkt, als sie Stipendien vom Natural Sciences and Engineering Research Council (NSERC) und Mitacs Globalink als Reiseunterstützung erhielt, um ihre Verbindungen vom Petitjean Labor in Kingston, Ontario, am European Institute of Chemistry and Biology (IECB) in Bordeaux, Frankreich, unter der Aufsicht von Dr. Jean-Louis Mergny zu untersuchen.

„Dr. Jean-Louis Mergny ist wahrscheinlich einer der führenden Forscher auf dem Gebiet der Guanin-Quadruplex-Erkennung”, sagte Miron. „Sie haben diese Plattform zum Screening mit hohem Durchsatz entwickelt, mit der man eine große Zahl an Verbindungen testen kann, um Treffer zu erhalten.“

Als Miron am IECB ankam, kannte sie Mergnys spezielle Studie der G4 noch nicht so gut und musste auf diesem Gebiet sehr viel lernen, um die chemischen Verbindungen zu nutzen, die sie von der Queen’s University mitgebracht hatte.

„Es war kein Forschungsgebiet, auf dem wir uns auskannten, deshalb hatte ich nur sehr wenig Erfahrung mit den Techniken, die ich erst lernen musste, sowie mit dem Gebiet selbst”, so Miron. „Es ging hauptsächlich darum, dort hinzugehen und sich einzuarbeiten und Fragen zu stellen und mit meinen Verbindungen von Experte zu Experte zu gehen.“

Derzeitiger Stand und Pläne für die Zukunft

Zum jetzigen Zeitpunkt wurde ein provisorisches Patent beantragt. Die Veröffentlichung dieser Ergebnisse wäre nun der nächste Schritt im Prozess. Es könnte ein Jahr dauern, bis das formale Patent beantragt wird. Weitere Forschungen sind notwendig, bevor es offiziell der Pharmaindustrie zugänglich gemacht wird.

„Wir versuchen herauszufinden, wie wir diese Verbindungen gezielter für Krebszellen nutzen können, wie wir ihr Eindringen durch die Zellmembran in die Zelle verbessern können, all diese Dinge für Biokompatibilität, das wird später für die Arzneimittel sehr wichtig sein“, sagte Miron.

Mit diesem großen Forschungserfolg und einer erheblichen Bekanntheit beendet Miron ihre Arbeit, die sie mit dem Petitjean Labor am IECB hatte und konzentriert sich jetzt darauf, die Techniken, die sie in Frankreich gelernt hat, an der Queen’s University einzuführen. Die Doktorandin fühlte sich geehrt, für den Mitacs Award for Outstanding Innovation 2017 ausgewählt worden zu sein und bezeichnete den ganzen Prozess und die darauf basierende Anerkennung durch Kirsty Duncan, Minister of Science, sowie von Navdeep Bains, Minister of Innovation, Science and Economic Development, als eine „emotionale“ Erfahrung.

„Es ist eine schöne Bestätigung der Bedeutung der Forschung und unseres Fortschritts, um weiterzumachen“, sagte Miron.

Was ihre weitere Karriere betrifft, so plant Miron in die Industrie zu gehen und nicht an der Universität zu bleiben. Sie ist daran interessiert, den Umfang ihrer Forschung auszuweiten, denn sie plant, in ein Absolventenprogramm zu wechseln. Wahrscheinlich überlässt sie sogar ihre Forschung zu den Verbindungen für andere am Petitjean Labor zurück, die daran weiter arbeiten werden.

„Ich würde gerne sehen, wie es damit weitergeht, aber gleichzeitig – wenn mich die vergangenen vier Jahre etwas gelehrt haben, dann das, dass ich unglaublich gerne neue Dinge lerne und neue Gebiete erkunde und diese Art von multidisziplinärer Forschung mag”, sagte Miron. „Ich würde bei Gesundheits-Anwendungen bleiben, aber ich glaube, ich würde mich nicht nur auf Krebsforschung beschränken, ich bin definitiv daran interessiert, mich auch mit anderen Dingen zu beschäftigen.“

Elisabetta Bianchini