Das genetische Material, das in unserem Blut zirkuliert, kann eine ganz andere Form annehmen als die berühmte Doppelhelix.
Wenn Zellen absterben, gelangen winzige Fragmente ihres genetischen Materials ins Plasma, den flüssigen Teil des Blutes. Diese zirkulierenden Fragmente werden bereits untersucht, um nach Anzeichen für Krebs oder andere Krankheiten zu suchen. Ein Team interessierte sich diesmal nicht nur für ihre Sequenz, sondern auch für ihre Form.
Illustration der klassischen DNA in Form einer Doppelhelix.
Nicola Narracci · Pexels
Einige sehr kurze Fragmente mit einer Länge von etwa 50 genetischen Buchstaben entgehen leicht den klassischen Methoden, die für doppelsträngige DNA entwickelt wurden. Computeranalysen hatten unter ihnen zahlreiche Sequenzen entdeckt, die reich an Guanin sind, einem der vier Buchstaben der DNA. Diese Sequenzen können sich auf besondere Weise zusammenfalten.
In dieser Struktur verbinden sich vier Guaninnen zu einer Art kleinem Quadrat. Mehrere dieser Einheiten können sich anschließend übereinander stapeln. Diese Anordnung wird G-Quadruplex oder G4 genannt. Sie ist im Inneren von Zellen bereits bekannt, doch ihr direktes Vorkommen im Plasma ließ sich bisher nur schwer nachweisen.
Das Hauptproblem lag in der Vorbereitung der Proben. Durch Erhitzen, Extrahieren oder starke Manipulationen der Moleküle kann ihre ursprüngliche Form zerstört werden oder sie können sich im Gegenteil nach der Entnahme neu zusammenfalten. Die Forschenden fingen daher die Nukleinsäuren direkt aus dem Plasma auf, ohne Erhitzen oder eine erneute Formgebung.
Anschließend wurde mit zwei unterschiedlichen Methoden nach G4 gesucht. Die erste verwendete einen Antikörper, der diese Form erkennt. Die zweite beruhte auf einem kleinen Molekül, das fluoreszierend wird, wenn es daran bindet. Beide Ansätze erzeugten ein Signal, und Konkurrenzexperimente stützten die Annahme, dass tatsächlich bereits gefaltete Strukturen erkannt wurden.
Bei ihrer genauen Beschaffenheit ist jedoch weiterhin Vorsicht geboten. Die als Preprint veröffentlichte Arbeit weist das Vorhandensein von G4 in aus dem Plasma aufgefangenen Nukleinsäuren nach. Die eingesetzten Detektoren erkennen jedoch die Form und nicht das Molekül, das sie trägt. Das Experiment erlaubt daher noch keine Aussage darüber, welcher Anteil auf DNA entfällt und welcher möglicherweise RNA sein könnte.
Der nächste Schritt wird genau darin bestehen, diese Möglichkeiten voneinander zu trennen. Die Forschenden planen unter anderem, Enzyme einzusetzen, die vor dem Nachweis selektiv DNA oder RNA zerstören können. Anschließend können sie die betreffenden Moleküle sequenzieren, ihren Ursprung im Genom bestimmen und überprüfen, ob ihre Form Informationen liefert, die in künftigen Flüssigbiopsien genutzt werden können.