Die evolutionsgeschichtliche Bedeutung von TKTL1 lässt erahnen, dass es zahlreiche und vielfältige Möglichkeiten gibt, unser Wissen über dieses Gen in neue medizinische Verfahren einfließen zu lassen – insbesondere im Bereich der Diagnose und Therapie schwerer Erkrankungen.
Zwei Seiten einer Medaille
TKTL1 schützt gesunde, aber auch entartete Zellen. Es sorgt dafür, dass die Zellen unserer Netzhaut nicht durch zu viele Radikale geschädigt werden, dass Samenzellen im menschlichen Hoden vor Mutationen der DNA geschützt sind und dass bei der Zellteilung keine Fehler passieren. Der Schutzmechanismus ist in all diesen Fällen die Umschaltung vom aeroben Verbrennungsstoffwechsel in den Mitochondrien, bei dem durch die Sauerstoffbeteiligung freie Radikale entstehen, zum anaeroben Vergärungsstoffwechsel ohne Radikalbildung.
Auf diesem Weg kann zwar weniger Energie gewonnen werden, in bestimmten Situationen wird dieser Nachteil jedoch dadurch ausgeglichen, dass die Vergärung für die Zellen, besonders in sensiblem Momenten wie der Zellteilung, deutlich sicherer ist. Doch auch Krebszellen machen sich diesen Mechanismus zunutze. Sie nutzen den anaeroben Vergärungsstoffwechsel zur Energiegewinnung und profitieren so auch von dessen weiteren Effekten:
- Schnelles Wachstum, da durch den TKTL1 Stoffwechselweg ausreichend Baustoffe wie beispielsweise Nukleotide zur Verfügung gestellt werden.
- Schutz vor dem Immunsystem, da die beim Vergärungsstoffwechsel entstandene Milchsäure als Barriere gegen Immunzellen fungiert.
- Möglichkeit zur Ausbreitung im Körper (Metastasierung), da die den Tumor umgebende Milchsäure umliegendes Gewebe schädigt und zerstört und so mehr Raum für den Tumor schafft.
- Sicherstellung der Versorgung des Tumorgewebes, durch Stabilisierung des Signalstoffes HIF-1α, der in gesunden Zellen bei Sauerstoffmangel gebildet wird. Da dieser Stoff durch das Vorhandensein von TKTL1 stabilisiert und nicht wie vorgesehen abgebaut wird, wird die Neubildung von Blutgefäßen für die Versorgung des Tumorgewebes gewährleistet.
- Einschränkung des programmierten Zelltodes, da durch TKTL1 Stoffe gebildet werden, die das für den Zelltod wichtigen Cytochrom c reduzieren.
Die evolutionsgeschichtliche Bedeutung von TKTL1 lässt erahnen, dass es zahlreiche und vielfältige Möglichkeiten gibt, unser Wissen über dieses Gen in neue medizinische Verfahren einfließen zu lassen – insbesondere im Bereich der Diagnose und Therapie schwerer Erkrankungen.
Zwei Seiten einer Medaille
TKTL1 schützt gesunde, aber auch entartete Zellen. Es sorgt dafür, dass die Zellen unserer Netzhaut nicht durch zu viele Radikale geschädigt werden, dass Samenzellen im menschlichen Hoden vor Mutationen der DNA geschützt sind und dass bei der Zellteilung keine Fehler passieren. Der Schutzmechanismus ist in all diesen Fällen die Umschaltung vom aeroben Verbrennungsstoffwechsel in den Mitochondrien, bei dem durch die Sauerstoffbeteiligung freie Radikale entstehen, zum anaeroben Vergärungsstoffwechsel ohne Radikalbildung.
Auf diesem Weg kann zwar weniger Energie gewonnen werden, in bestimmten Situationen wird dieser Nachteil jedoch dadurch ausgeglichen, dass die Vergärung für die Zellen, besonders in sensiblem Momenten wie der Zellteilung, deutlich sicherer ist. Doch auch Krebszellen machen sich diesen Mechanismus zunutze. Sie nutzen den anaeroben Vergärungsstoffwechsel zur Energiegewinnung und profitieren so auch von dessen weiteren Effekten:
- Schnelles Wachstum, da durch den TKTL1 Stoffwechselweg ausreichend Baustoffe wie beispielsweise Nukleotide zur Verfügung gestellt werden.
- Schutz vor dem Immunsystem, da die beim Vergärungsstoffwechsel entstandene Milchsäure als Barriere gegen Immunzellen fungiert.
- Möglichkeit zur Ausbreitung im Körper (Metastasierung), da die den Tumor umgebende Milchsäure umliegendes Gewebe schädigt und zerstört und so mehr Raum für den Tumor schafft.
- Sicherstellung der Versorgung des Tumorgewebes, durch Stabilisierung des Signalstoffes HIF-1α, der in gesunden Zellen bei Sauerstoffmangel gebildet wird. Da dieser Stoff durch das Vorhandensein von TKTL1 stabilisiert und nicht wie vorgesehen abgebaut wird, wird die Neubildung von Blutgefäßen für die Versorgung des Tumorgewebes gewährleistet.
- Einschränkung des programmierten Zelltodes, da durch TKTL1 Stoffe gebildet werden, die das für den Zelltod wichtigen Cytochrom c reduzieren.
TKTL1 als Marker in der Krebsfrüherkennung
Es ist kein weiter Weg von der Erkenntnis, dass TKTL1 das Wachstum von Tumoren begünstigt, zu der Frage, ob dieses Wissen für die Früherkennung, Diagnose oder Behandlung entsprechender Krankheiten genutzt werden kann. Eine Studie des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf hat 5.000 gesunde Probanden mit dem PanTum Detect® Bluttest, der in den Makrophagen die beiden Enzyme TKTL1 und DNaseX (Apo10) detektiert, getestet. Lag ein auffälliges Testergebnis vor, wurde der Verdacht mittels Bildgebung abgeklärt.
Ziel der Studie war es, zu prüfen, ob der PanTum Detect® Bluttest einen hinreichenden Verdacht liefert, um den Einsatz bildgebender Verfahren zu rechtfertigen. Die Studie konnte bestätigen, dass er einen hinreichenden Verdacht für Folgeuntersuchungen mit bildgebenden Verfahren wie MRT oder PET/CT liefert. Der Test konnte also diejenigen StudienteilnehmerInnen identifizieren, für die weitere, mit Strahlenbelastung und hohen Kosten verbundene Untersuchungen sinnvoll sind.
Neben TKTL1 war für die Forschenden der Biomarker Apo10 von Interesse. Apo10 weist ein Epitop der Endonuklease DNaseX nach, das eine essenzielle Rolle beim programmierten Zelltod (Apoptose) spielt. Eine auffällig hohe Konzentration von TKTL1 weist wiederum darauf hin, dass ein erhöhter Zellteilungsprozess krankhafter Zellen im Gange ist.
Da alle Krebsarten von den oben genannten Faktoren profitieren, lässt der Nachweis einer erhöhten TKTL1 Aktivität generell Rückschlüsse auf eine Tumoraktivität (also Krebs oder eine Krebsvorstufe) zu. Ein wirklicher „Game-Changer“, denn die bisherigen Früherkennungs-Untersuchungen und auch neuartigen Bluttests auf Tumormarker sind meist spezifisch für nur eine bestimmte Krebsart entwickelt worden.
TKTL1 als Marker in der Krebsfrüh- erkennung
Es ist kein weiter Weg von der Erkenntnis, dass TKTL1 das Wachstum von Tumoren begünstigt, zu der Frage, ob dieses Wissen für die Früherkennung, Diagnose oder Behandlung entsprechender Krankheiten genutzt werden kann.
Eine Studie des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf hat 5.000 gesunde Probanden mit dem PanTum Detect® Bluttest, der in den Makrophagen die beiden Enzyme TKTL1 und DNaseX (Apo10) detektiert, getestet. Lag ein auffälliges Testergebnis vor, wurde der Verdacht mittels Bildgebung abgeklärt.
Ziel der Studie war es, zu prüfen, ob der PanTum Detect® Bluttest einen hinreichenden Verdacht liefert, um den Einsatz bildgebender Verfahren zu rechtfertigen. Die Studie konnte bestätigen, dass er einen hinreichenden Verdacht für Folgeuntersuchungen mit bildgebenden Verfahren wie MRT oder PET/CT liefert. Der Test konnte also diejenigen StudienteilnehmerInnen identifizieren, für die weitere, mit Strahlenbelastung und hohen Kosten verbundene Untersuchungen sinnvoll sind.
Neben TKTL1 war für die Forschenden der Biomarker Apo10 von Interesse. Apo10 weist ein Epitop der Endonuklease DNaseX nach, das eine essenzielle Rolle beim programmierten Zelltod (Apoptose) spielt. Eine auffällig hohe Konzentration von TKTL1 weist wiederum darauf hin, dass ein erhöhter Zellteilungsprozess krankhafter Zellen im Gange ist.
Da alle Krebsarten von den oben genannten Faktoren profitieren, lässt der Nachweis einer erhöhten TKTL1 Aktivität generell Rückschlüsse auf eine Tumoraktivität (also Krebs oder eine Krebsvorstufe) zu. Ein wirklicher „Game-Changer“, denn die bisherigen Früherkennungs-Untersuchungen und auch neuartigen Bluttests auf Tumormarker sind meist spezifisch für nur eine bestimmte Krebsart entwickelt worden.
