Milliarden winziger DNA-Computern schwirren im Innern von Körperzellen umher, auf der Suche nach biomolekularen Veränderungen, die der Bildung von Krebs vorangehen. Werden sie fündig, reagieren sie direkt mit der Freisetzung eines Wirkstoffs, der die ersten Krebszellen schon im Frühstadium abtötet. ? An dieser Vision arbeiten israelische Forscher, die in einem Laborexperiment genau diese heilende Funktion von Erbgut-Computern bei kultivierten Prostata- und Lungenkrebszellen bereits erfolgreich nachweisen konnten. Ihren Prototyp eines allgegenwärtigen “Doktors in der Zelle” beschreiben sie in der Fachzeitschrift Nature.
“Zwar sind wir von einer klinischen Anwendung noch Jahrzehnte entfernt, doch zukünftige Generationen von DNA-Computern könnten tatsächlich als Arzt in der Zelle wirken”, so Ehud Shapiro vom Weizmann Institute of
Science in Rehovot. Die nur unter dem Mikroskop sichtbaren DNA-Computer arbeiten nicht mit Halbleitern oder elektronischen Signalen, sondern basieren auf dem Andockverhalten von Biomolekülen an Erbgut-Stränge.
So können sich beispielsweise Boten-RNA-Moleküle an die DNA-Stränge der biologischen “Nanocomputer” anheften. Bei der Entstehung vieler Krebserkrankungen verändern sich Menge und Art dieser Boten-Moleküle. Das nutzt der DNA-Computer aus: Weicht die Anzahl der angedockten RNA-Moleküle von einem unkritischen Wert ab, setzt der DNA-Computer seinerseits ein Biomolekül frei. Dieser Schaltvorgang entspricht in Prinzip dem Wechsel von der digitalen “0” auf eine “1” in herkömmlicher Elektronik. Diese freigesetzten Biomoleküle ? im israelischen Prototyp selbst ein DNA-Strang ? lassen sich im Blut nachweisen und zeigen so empfindlich die drohende Krebserkrankung an.
Shapiro geht sogar noch einen Schritt weiter und koppelt diesen Nachweis mit einem automatisierten Abwehrsystem. Denn die bei einer vom Normwert abweichenden Boten-RNA-Konzentration freigesetzten Biomoleküle können selbst in das Wachstum der Krebszellen eingreifen und die Selbstvernichtung dieser Zellen verursachen. Ein Mensch, der mit Milliarden dieser winzigen DNA-Computern “geimpft” würde, müsste dabei überhaupt nicht merken, dass in seinem Körper ein heilender Abwehrkampf im Gange ist.
“Solche Module könnten sich zur Schlüsselanwendung für DNA-Computer entwickeln”, meint Lloyd Smith von der University of Wisconsin in Madison. Doch was in einer Petrischale mit Prostata- und Lungenkrebszellen funktioniert, ist noch lange nicht reif für eine “Krebsimpfung” beim Menschen. In weiteren Schritten wollen die Weizmann-Forscher die Nachweisempfindlichkeit ihrer DNA-Computer auch auf andere Krebsarten ausweiten. Zudem sollen beliebige Wirkstoffe an solchen Nanomodulen inaktiv festgehalten werden, bis sie zum Einsatz gerufen werden.
Jan Oliver Löfken
