Expertin für zelluläre Kommunikation

Meike Saul forscht an neuen Diagnostikverfahren

05.01.2022 von

Meike Saul, Gruppenleiterin im Fachbereich Biologie der TU Darmstadt, hat die Funktion eines kurzen RNA-Strangs bei Lungenkrebs und Arthritis entschlüsselt. Aus ihren Erkenntnissen leitet sie neue Diagnostikverfahren und Therapien ab.

Dr. Meike Saul

„I love sEV“ steht auf dem Kaffeebecher von Meike Saul, Leiterin einer Forschungsgruppe im Fachbereich Biologie der TU Darmstadt. „Den haben mir meine Doktoranden und Doktorandinnen geschenkt“, sagt sie und erklärt, dass das Kürzel sEV für „small extra-cellular vesicles“ stehe: „Das sind kleine Bläschen, die von Zellen ausgeschleust werden.“ Früher galten diese Bläschen als Mini-Mülltransporter für unerwünschte Stoffe. Heute weiß man, dass sie auch eine entscheidende Rolle für die Kommunikation von Zellen spielen. „Sowohl in gesundem Gewebe als auch in Tumoren müssen unsere Zellen ihre Funktion untereinander abstimmen“, sagt Saul. Dafür füllen sie die kleinen Bläschen, die im Fachjargon auch Exosome genannt werden, mit Botenstoffen, darunter auffällig viele kleine RNA-Moleküle.

Auf Sauls Kaffeebecher könnte ebenso gut stehen „I love miR-574-5p“. Hinter dieser Abkürzung verbirgt sich ein kurzer RNA-Strang, eine sogenannte Mikro-RNA (miR), deren Bedeutung sie vor fast zehn Jahren erkannte und um die sich alle ihre Projekte bis heute drehen.

Überraschender Fund der 574. Mikro-RNA

Mikro-RNAs bestimmen mit, welche Proteine eine Zelle herstellt und welche nicht. Sie enthalten zwar keine Baupläne für Proteine, können sich aber an herkömmliche RNA anlagern und so die Proteinsynthese in unseren Zellen beeinflussen. Einige Tausend Mikro-RNAs sind mittlerweile allein beim Menschen bekannt. Seit der ersten Entdeckung im Jahr 1993 werden die kurzen Stränge durchnummeriert. Auf die 574. Mikro-RNA stieß Saul als Postdoktorandin am renommierten Karolinska-Institut in Stockholm. Sie erinnert sich noch, wie sie dort an ihrem Schreibtisch saß und die Sequenz anschaute: „Es war Zufall und Glück zugleich, diese Mikro-RNA zu finden, denn sie reguliert einen ganz essenziellen Prozess, der bei vielen Krankheiten eine Rolle spielt.“ Die Mikro-RNA mit der Nummer 574 beeinflusst die Synthese von Prostaglandin E2, einem Gewebshormon, das sowohl Krankheiten wie Krebs und Arthritis mitsteuert als auch unser Schmerzempfinden, egal ob wir Rheuma, Kopfschmerzen oder eine Schnittwunde haben.

Entwicklung eines Mikro-RNA Tests zur besseren Krebstherapie

Kürzlich entschlüsselte Sauls Gruppe das Wechselspiel zwischen miR-574-5p und Prostaglandin E2 bei der häufigsten Form von Lungenkrebs, dem nicht-kleinzelligen Lungenkarzinom. Aktuell entwickelt ihr Team zusammen mit dem Frankfurter Auftragslabor Prolytic, einem Unternehmen der Kymos-Gruppe, ein Diagnostikverfahren, das die Behandlung dieses Krebsleidens verbessern soll. Bei den meisten Betroffenen treibt Prostaglandin E2 das Tumorwachstum an. Medikamente wie Aspirin, die gegen Prostaglandin E2 wirken, könnten daher die Standardkrebstherapie unterstützen. „Leider tritt ein tumorhemmender Effekt von Prostaglandin-Inhibitoren nicht bei allen Erkrankten auf“, sagt Saul. Um Krebspatientinnen und -patienten nicht unnötig mit einem zusätzlichen Medikament zu belasten, stellt sich die Frage: Bei wem ist die Gabe von Prostaglandin-Hemmern überhaupt sinnvoll? Zur Beantwortung schlägt Saul die Messung von miR-574-5p im Blut vor. Ihre jüngste Studie zeigte, dass der Gehalt dieser Mikro-RNA mit den Prostaglandin-Werten im Tumor zusammenhängt. Zur Validierung des Bluttests führt Sauls Gruppe in Kooperation mit Prolytic und dem Uniklinikum Gießen und Marburg jetzt eine klinische Studie mit 150 Lungenkrebspatientinnen und -patienten durch. Wenn alles nach Plan läuft, könnte der Test für die personalisierte Krebsmedizin in etwa zwei Jahren marktreif sein. Die Idee ist, dass Prolytic die Untersuchung als Dienstleistung anbietet.

Verfahren ist auch für die Krebsfrüherkennung von Bedeutung

Saul denkt derweil schon einen Schritt weiter. Sie möchte die Messung von Mikro-RNA und Exosomen kombinieren und so die Krebsfrüherkennung im Blut – eventuell auch in anderen Körperflüssigkeiten– möglich machen. Das Schlagwort lautet Flüssigbiopsie. Bislang wird bei Tumorverdacht eine Gewebeprobe mit einer speziellen Nadel entnommen. Diese klassische Biopsie, die viele Personen als unangenehm empfinden, könnte durch den Bluttest ersetzt werden. Um dieses Ziel zu erreichen, beschäftigt sich Sauls Gruppe jetzt mit der Analytik von Exosomen. „Wir können anhand der Oberflächenproteine der kleinen Bläschen erkennen, aus welchen Körpergeweben sie stammen und ob sie von gesunden oder kranken Zellen abgegeben wurden“, erläutert Saul. Ihre Gruppe nutzt für die Exosom-Bestimmung ein Gerät namens Exoview und speziell präparierte Antikörper-Chips, auf die etwas Blut oder eine andere flüssige Probe getropft wird. Die Exosome binden nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip an die auf dem Chip fixierten Antikörper, und erfolgte Kopplungen zeigen sich beim Auslesen im Exoview-Gerät als verschiedenfarbig fluoreszierende Punkte. Solche Leuchtmuster könnten der Krebserkennung dienen.

Meine Projekte klingen sehr unterschiedlich, aber Exosome und Mikro-RNAs bilden immer die Schnittmenge.

Saul forscht nicht nur an neuen Diagnostikverfahren, sondern auch an innovativen Therapien. Mehrere Ideen für Medikamente gegen Lungenkrebs hat sie schon im Kopf, einen RNA-Wirkstoff gegen arthritische Leiden testet sie bereits im Tierversuch zusammen mit dem Stockholmer Karolinska-Institut. Über die Verwendung von Exosomen als Transporter für Pharmawirkstoffe denkt sie ebenfalls nach. „Meine Projekte klingen sehr unterschiedlich“, räumt sie ein, „aber Exosome und Mikro-RNAs bilden immer die Schnittmenge.“

Gestiegenes Interesse an Mikro-RNA Technologien

Die Coronapandemie hat einige von Sauls Projekten verzögert, zugleich aber ist das Verständnis für ihre Forschung gestiegen, denn Begriffe wie RNA, Oberflächenproteine und die PCR-Technik, mit der auch Mikro-RNAs bestimmt werden, sind jetzt in aller Munde: „Vor einigen Jahren wurden meine Ideen zu neuen Therapien und Diagnostiktests auf Basis von Mikro-RNAs nicht immer ernst genommen“, sagt sie. „Jetzt zeigen sich Pharmaunternehmen äußerst interessiert.“

Das gestiegene Interesse kommt auch Sauls Forschungsbudget zugute, das sich ohnehin sehen lassen kann. Insgesamt warb ihre Gruppe in den vergangenen fünf Jahren rund 1,2 Millionen Euro an Drittmitteln ein. Das Exoview-Gerät etwa finanzierte Saul mit Unterstützung der Wilhelm Sander-Stiftung, die innovative Krebsforschung fördert. Für ihre wissenschaftlichen Erfolge erhielt sie im November zusammen mit Vera Krewald, Professorin für Theoretische Chemie an der TU Darmstadt, den Dr. Hans Messer Stiftungspreis. Mit dem Preisgeld in Höhe von 25.000 Euro will Saul vor allem die Exosom-Analytik weiterentwickeln und so ihrem Ziel, Krebs zukünftig per Flüssigbiopsie zu erkennen, ein Stückchen näherkommen.

Aktuelle Publikation:

Julia Donzelli, Eva Proestler et al.: Small extra-cellular vesicle-derived miR-574-5p regulates PGE2-biosynthesis via TLR7/8 in lung cancer, Journal of extracellular vesicels, Oktober 2021
doi.org/10.1002/jev2.12143

Weitere Artikel in der hoch³ FORSCHEN 4/2021