Nachweis von Onkogenen (Mutationen) und frühe Tumorerkennung

Am 5. April 2018 fand für die SchülerInnen der 8. Klassen des Humanbiologischen Zweigs ein Praktikum zum Thema „Onkogene und Tumorentstehung“ am Institut für Immunologie der Fakultät für Molekulare Medizin der Universität Innsbruck statt. Die SchülerInnen hatten die Gelegenheit unter Anleitung von Dr. Fabian Schuler einen Einblick in gentechnische Verfahren zum Nachweis von Mutationen und in bildgebende Verfahren zum zytologischen Nachweis dieser Mutationen zu erhalten.

Ziel des Praktikums war es Proben von vier Mäusen, bestehend aus genetischem Material und dazugehörigen Blutproben, auf eine mögliche Mutation und damit zytologische Veränderung zu testen.

Bei der Mutation handelt es sich um Gene, die im gesunden Zustand vor allem für das Zellwachstum und die Zellteilung zuständig. Mutieren sie und werden zu sogenannten Onkogenen, führt dies zu unkontrollierten Zellteilungen und in weiterer Folge möglicherweise zu einem bösartigen Tumor (Krebs). Im Praktikum sollte das vergleichsweise gut erforschte Burkitt’s Lymphom in einem frühen Stadium bei Mäusen nachgewiesen werden. Dieser Tumor entsteht durch Mutation eines Gens, das die kontrollierte Zellteilung von B-Lymphozyten (Zellen der spezifischen Immunreaktion) induziert. Durch die Mutation wird das Gen für die Zellteilung ständig aktiviert, was unkontrollierte Zellteilungen und damit das Burkitt’s Lymphom auslösen kann. Zytologisch nachweisbar ist dies dadurch, dass im Lymphsystem sehr viele unreife B-Lymphozyten zu finden sind, da sie durch die hohe Teilungsrate nicht genügend Zeit zur Reifung haben.

Für die genotypische Analyse führten die SchülerInnen zuerst eine Polymerase-Kettenreaktion (PCR) zur Vervielfältigung des genetischen Materials durch. Anschließend ließen sie die DNS-Fragmente der vier Proben mittels elektrischer Spannung durch ein Agarose-Gel wandern. Durch diese sogenannte Gel-Elektrophorese werden unterschiedlich lange DNS-Fragmente nach ihrer Größe sortiert und als Banden dargestellt. Aus diesen Bandenmustern konnten die SchülerInnen Proben mit und ohne Mutation unterscheiden.

Zur zytologischen Untersuchung wurde ein Verfahren namens Durchflusszytometrie (oder: FACS – fluorescence-activated cell sorting) verwendet. Hierfür wurden B-Lymphozyten mittels verschiedenen Antikörpern markiert, an die unterschiedliche fluoreszierende Farbstoffe gebunden waren. In der Entwicklung von reifen B-Lymphozyten spielt die Ausbildung des B-Zellrezeptors - ein membrangebundener Antikörper zur Erkennung von Fremdstoffen und Krankheitserregern - eine wichtige Rolle. Da an B-Lymphozyten abhängig von ihrem Entwicklungsstadium verschiedene Antikörper binden, konnten die SchülerInnen reife von unreifen B-Lymphozyten unterscheiden und somit die Mutation auch zytologisch nachweisen.

Nach vier-stündiger Laborarbeit waren die Ergebnisse klar sichtbar: in zwei von vier Proben waren die Mutation und unreife B-Lymphozyten nachweisbar.

Bericht: MMag. Katharina Zimmer