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Nobelpreis für Telomer-Forschung: Schutzkappen der Erbgutträger

Die Biologen Elizabeth Blackburn, Carol Greider und Jack Szostak haben heute den Nobelpreis für Medizin erhalten - für ihre Entdeckung der Telomere und des Enzyms Telomerase. Doch was verbirgt sich hinter diesen Begriffen?

Unsere Gene sind auf 46 Erbgutträgern aufgereiht, den Chromosomen. Teilt sich die Zelle, muss die Erbgutinformation verdoppelt werden. Das zuständige Enzym kann allerdings nicht ganz am Anfang der Sequenz ansetzen - es gibt quasi einen kleinen Überhang. Damit keine "Kopierverluste" beim Erbgut auftreten, sind mehrfach wiederholende Bausteinmuster am Ende der Chromosomen vorhanden. Diese Muster entdeckte Elizabeth Blackburn von der University of California in San Francisco und nannte sie Telomere. Der Name entstand aus den griechischen Worten "Telos" für Ende und "Meros" für Teil. Auf diesen Enden der Chromosomen liegt keine Information. Ihre Aufgabe ist es vielmehr, dafür zu sorgen, dass die Erbgutträger nicht ausfransen oder sich an ihren Enden verbinden, wie Jack Szostak von der Harvard Medical School in Cambridge entdeckte. Telomere sind also für die Chromosomen eine Schutzhülle, ähnlich wie die Schlussstücke bei einem Schnürsenkel. Teilt sich die Zelle wieder und wieder werden diese Schutzhüllen allerdings irgendwann zu kurz. Die Zelle altert.

Hier kommt das Enzym Telomerase in Spiel, das in bestimmten Zellen die Telomere wiederherstellt, so dass die Zellen sich immer weiter vermehren können und quasi unsterblich werden. Stammzellen und Krebszellen besitzen dieses sehr aktive "Jungbrunnenenzym". Funktioniert die Telomerase nicht, altern die Zellen, wobei das defekte Enzym nicht alleine für den Alterungsprozess verantwortlich ist. Das ist ein komplexer Vorgang, an dem verschiedene Mechanismen beteiligt sind, wie Wissenschaftler mittlerweile herausgefunden haben.

Die Telomerase entdeckte Blackburn zusammen mit ihrer damaligen Doktorandin Carol W. Greider. Damit hatten die beiden Forscherinnen und der Zellforscher Szostak die Grundlage gelegt für weitere Arbeiten über Krebs, Alterung und spezielle Erbkrankheiten.

Krebszellen enthalten viel Telomerase

Die Entdeckungen hatten gewaltige Auswirkungen auf die weltweite Forschung. So untersuchte Maria Blasco vom Spanischen Krebsforschungszentrum (CNIO) in Madrid, wie die Telomerase praktisch wirkt. "95 Prozent aller Arten von Krebszellen enthalten sehr hohe Mengen an Telomerase", sagte Blasco anlässlich der Vergabe des Körber-Preises 2008. Diese Zellen vermehren sich daher immer weiter. Wenn sie das Enzym hingegen in Mäusen ausschaltete, starben die Tiere aufgrund alternder Muskelzellen an Herzversagen früher als gewöhnlich. Das Besondere an diesen Mäusen war jedoch ihr natürlicher Krebsschutz. Trotz krebserregender Tinktur auf der Haut bekamen sie kaum Tumore.

Die Pharmaindustrie forscht derzeit an Telomerase-Medikamenten, die kürzer gewordene Telomere in den Zellen nachwachsen lassen sollen. "Wenn solche Medikamente nur über einen kurzen Zeitraum eingenommen werden, ist die von ihnen ausgehende Krebsgefahr nicht allzu hoch, sofern man die Mittel richtig dosiert", meint Blasco. Die Telomere blieben dann jedoch verlängert. Ebenso gibt es Ansätze, die Telomerase-Aktivität zu hemmen, damit Krebszellen absterben. Mit Medikamenten sei so rasch aber nicht zu rechnen, sagt Tim Brümmendorf, Leiter der Klinik für Hämatologie und Onkologie am Universitätsklinikum Aachen. "Das ist ein sehr zentraler Schalter des Lebens."

Eines der großen Probleme: Die Telomerase lässt sich zwar blockieren. "Aber wenn man die Telomerase abschaltet, geht das Wachstum noch einige Zellteilungen weiter", sagte der Leitende Oberarzt am Universitätsklinikum Freiburg, Hendrik Veelken. Für Krebspatienten käme der Zellteilungs-Stopp "in jedem Fall" zu spät. "Deshalb glaubt keiner, dass da in den nächsten vier, fünf Jahren schon etwas daraus werden könnte."

lea/DPA / DPA