Altered DNA repair capacity in young patients suffering from multiple cancers

1.1. Hintergrund und Ziele Neben anerkannten exogenen Einflüssen gewinnt die individuelle Suszeptibilität, also die individuelle Empfindlichkeit gegenüber krebsauslösenden Substanzen, immer mehr an Bedeutung. Genetische Prädispositionen und Defizite im Bereich des DNS-Reparatursystems haben massiven Einfluss auf Mutationsvorgänge und somit auf die Entstehung von malignen Transformationen. Junge Patienten, die an mehreren unabhängigen Tumoren erkranken, scheinen hierfür ein noch nicht voll verstandenes erhöhtes Risiko zu haben. Ein Erklärungsansatz ist ein unzureichend funktionierendes DNS-Reparatursystem. Ziel dieser Arbeit ist es, das Reparaturverhalten von peripheren Blutlymphozyten bei Mehrfachtumorpatienten, jünger als 45 Jahre und ohne typische Risikofaktoren, im Vergleich zu einer gesunden Kontrollgruppe mit Hilfe des Comet Assays zu untersuchen. 1.2. Methode Periphere Blutlymphozyten wurden zum einen von jungen Merhfachtumorpatienten ohne typische Risikofaktoren und mit positiver Familienanamnese und zum anderen von einer gesunden Kontrollgruppe isoliert. Alle Proben außer dem Kontrollansatz wurden bestrahlt und danach 0, 15 oder 60 Minuten inkubiert und anschließend die DNS-Reparaturkapazität mit Hilfe der alkalischen Mikrogelelektrophorese (Comet Assay) untersucht. Die Auswertung erfolgte mittels Fluoreszenzmikroskop und Bildverarbeitungssystem. 1.3. Ergebnisse Während normale Lymphozyten eine Reparaturkapazität von 95,3% zeigten, hatten die der Mehrfachtumorpatienten lediglich eine von 81,3% (p< 0,01). Zehn der Mehrfachtumorpatienten zeigten eine vergleichbar gute DNS-Reparatur im Bereich der gesunden Kontrollgruppe, jedoch hatten neun Mehrfachtumorpatienten eine massiv reduzierte DNS-Reparaturkapazität, die deutlich unter der dreifachen Standardabweichung lag. Es muss angenommen werden, dass diese Untergruppe eine genetische Ursache für die schlechte DNS-Reparatur haben muss und das Mehrfachtumorgeschehen auf eine genetische Instabilität zurückzuführen ist. 1.4. Schlussfolgerung Wie diese Studie gezeigt hat, wurde eine verringerte DNS-Reparaturkapazität in peripheren Lymphozyten wenigsten bei einigen der Mehrfachtumorpatienten gefunden. Diese Ergebnisse weisen nicht nur auf einen eventuell neuen Ansatz bei Diagnostik- und Screeningstrategien hin, sondern geben den Anreiz den zugrundeliegenden Mechanismus der DNS-Reparatur und der Kanzerogenese zu erforschen. Genetische Profile sollten erstellt werden, um Hochrisikopatienten zu identifizieren. Idealerweise stehen dann diesen Hochrisikopatienten spezielle Vorsorgeprogramme zur Verfügung, außerdem sollten sie im Erkrankungsfall eine speziell auf sie zugeschnittene Therapie erhalten. Hier besteht jedoch noch großer Forschungsbedarf.2.1. Background information and intention Besides well established exogenic risk factors the individual susceptibility that is the individual sensitivity, to carcinogens becomes ever more important. Genetic predispositions or deficient DNA repair mechanisms have an important influence on mutations and therefore on malignant transformations. Young patients suffering from multiple cancers seem to have a not yet fully understood higher risk of developing cancer. One possible explanation is a deficient DNA repair mechanism. This study determines, using the comet assay, DNA repair capacity in the peripheral blood lymphocytes of young patients with multiple cancers that are lacking typical risk factors, and compares the result to those of a control group of healthy donors. 2.2. Method From young patients suffering from multiple cancers but lacking typical risk factors and with a positive family history peripheral blood lymphocytes were isolated and the DNA repair capacity was investigated using alkaline single-cell microgel electrophoresis and compared to normal controls. Samples of isolated cells were irradiated except for the control assay, they were incubated for zero, fifteen or sixty minutes and afterwards analysed by single-cell microgel electrophoresis (Comet Assay). The results were evaluated by using a fluorescence microscope. 2.3. Results While normal Lymphocytes showed an average DNA repair capacity of 95.3%, the multiple cancer patients had merely a repair capacity of 81.3% (p< 0.01). Ten multiple cancer patients showed a repair capacity similar to the one of healthy donors, though nine multiple cancer patients had a distinctly reduced DNA repair capacity notably below three standard deviation. Accordingly it must be assumed, that this subgroup of the multiple cancer patients has genetic features responsible for a reduced DNA repair and that multiple cancers are due to genetic instability. 2.4. Conclusion As pointed out by this study, a reduced DNA repair capacity in peripheral lymphocytes was found in at least a couple of patients with multiple cancers. These results do not only suggest a new potential approach to the development of new diagnostic and screening strategies, but should also induce further research targeting the underlying mechanisms of cancerous DNA repair. Genetic profiles should be created to identify high-risk individuals. Ideally these patients should be enrolled in special preventive medicine programmes or when diseased treated by tailored therapy regimes. There is need for further research