Vielen Dank, Professor Fuchs.
Meine Damen und Herren, der Titel der Diskussion, wie er im Programm angekündigt wurde, lautete "Karzinogenese:
chemische, physikalische und biologische Aspekte". Dieses Thema findet ein sehr breit gefächertes Interesse.
Gestern hörten Sie den Appell, dass sich die Gemeinschaft der Wissenschaftler
mit Angelegenheiten von öffentlichem Interesse beschäftigen sollte. Nun, hierbei handelt es sich um eine solche Sache.
In unserem Land..... Nun, wir alle sind zunächst einmal in unserer Umwelt von einer Vielzahl von Stoffen umgeben,
von denen einige möglicherweise - bzw. in manchen Fällen definitiv -
ernsthafte Konsequenzen für die menschliche Gesundheit haben,
wie zum Beispiel die ultraviolette Strahlung der Sonne oder die ionisierende Strahlung, die aus dem Weltraum stammt,
von der Erdoberfläche oder vom Menschen selbst produziert wurde.
Und selbstverständlich von einer großen Vielzahl von chemischen Verbindungen,
wobei einige von ihnen von den Bedürfnissen des Menschen geschaffen wurden,
andere hingegen in der Natur in alltäglichen Lebensmitteln vorhanden sind.
Nun, wie Professor Fuchs soeben gesagt hat: Es besteht ein großer Unterschied zwischen den Arbeiten zur Photosynthese,
die er beschrieben hat, und dem Thema, das ich für meinen heutigen Vortrag ausgewählt habe.
In gewisser Hinsicht trifft das zu, in anderer jedoch auch nicht.
Schließlich spielten bei den Fragen, die wir zu beantworten versuchten, als wir zu erklären versuchten,
wie grüne Pflanzen das Sonnenlicht verwenden, um Nahrungs- und andere Stoffe zu synthetisieren,
höchst unterschiedliche Fächer aus allen Zweigen der Wissenschaft eine Rolle.
Organische Chemie, physikalische Chemie, Physik, Biochemie und Biologie.
Und später, wie ich in den letzten Jahren erfahren habe, sogar solche Dinge wie menschliches Verhalten und die Wirtschaft.
Dieses Thema ist insofern ähnlich, als es alle möglichen Wissensgebiete umfasst.
Der spezielle Weg, auf dem ich es damit zu tun bekam, wird zumindest für einige von Ihnen von Interesse sein.
Vor etwa vier Jahren kam ein junger Mann, ein Italiener, in mein Büro in Berkeley, ein organischer Chemiker,
der von dieser Krankheit, von Krebs, persönlich betroffen war.
Aus diesem Grund hatte er sich bei einer der privaten Organisationen, die sich besonders den Problemen widmen,
die mit Krebs in Zusammenhang stehen, und die es überall auf der Welt gibt, erfolgreich um ein Postdoc-Stipendium beworben.
Außerdem wollte er unbedingt in unserem Labor in Berkeley arbeiten, weil einige seiner Freunde vor ihm dort gewesen waren
und ihm einiges darüber erzählt hatten.
Als er ankam, legte sein Stipendium fest, dass er über Krebs forschen sollte.
Doch in unserem Labor gab es kein Projekt, das mit diesem speziellen Thema zu tun gehabt hätte.
Also hielten wir eine Konferenz ab.
Ercole kam in mein Büro und wir besprachen, was wir tun könnten, um die Auflagen seines Stipendiums zu genügen
und dabei meine Interessen zu berücksichtigen. Nachdem wir eine Weile diskutiert hatten, waren wir uns einig,
dass die Erforschung der Photochemie einiger karzinogener Stoffe der Umwelt ein geeignetes Thema sei.
Auf diese besondere Weise bekam ich es mit diesem Problem zu tun. Das war der Anfang.
Und Sie sehen, dass dies das Wesen unseres Lebens ist: Wir bewegen uns von einer Sache zur nächsten,
von einer zu einer anderen Ausrichtung.
Und wir erweitern unsere Interessen, erweitern sie ständig, und zwar mit dem Strom junger Leute, der durch unser Labor fließt.
Es ist dasjenige - ich hoffe, dass dies zutrifft -, was uns in dieser besonderen Arbeitsgruppe am Leben erhält.
Nun, statt diese Sache jetzt weiterzuverfolgen und ohne zu versuchen Ihnen in allen Einzelheiten zu erklären,
was Ercole unternahm und wie dies sich zu dem erweiterte, was ich heute erörtern werde,
werde ich im Laufe meines Vortrags auf seine Arbeiten hinweisen. Warum also ist dieses Thema relevant?
Wie ich bereits sagte, gibt es krebserregende Faktoren, verschiedene Arten von ihnen, physikalische,
chemische und biologische, die uns ständig umgeben: die chemischen Stoffe, die wir unseren Nahrungsmitteln hinzufügen,
die wir als Medikamente verwenden und mit denen wir täglich in Berührung kommen,
entweder in unserer Kleidung oder in unseren Möbeln oder in unseren Häusern.
Sie enthalten Stoffe, von denen einige karzinogen sein könnten bzw. von den wir wissen,
dass sie beim Menschen zur Entstehung von Tumoren führen können.
Die einzige Methode, mit der sich diese Art von Zusammenhang feststellen lässt, ist eine epidemiologische Untersuchung.
Normalerweise werden mit Menschen keine Versuche angestellt.
Und es ist interessant sich daran zu erinnern, dass einer der ersten derartigen Zusammenhänge
vor fast 200 Jahren von einem englischen Arzt entdeckt wurde, und zwar bei Schornsteinfegern,
die die Schornsteine von Wohnhäusern in England säuberten.
Sie wissen, dass sie jährlich große Mengen Ruß sammelten, von der Kohle, die man zum Heizen verwendete,
und dass sie durch diese Schornsteine krochen und sie ausfegten.
Es zeigte sich, dass es eine bestimmte Krebsform gab, einen Krebs des Skrotums, der bei diesen Leuten besonders häufig auftrat.
Und schließlich konnte man diesen Krebs mit einem chemischen Stoff in Verbindung bringen,
der in dem aus den Schornsteinen zusammengetragenen Ruß enthalten war.
Dies ist derjenige Stoff, oder einer von ihnen, mit dem ich mich heute am längsten beschäftigen werde.
Es gibt zahlreiche andere solche Stoffe, die uns heute bekannt sind, die in unserer Nahrung und in unserer Umwelt vorkommen.
Das andere Ende der Geschichte: Es gibt nicht nur eine große Vielzahl von Karzinogenen,
d.h. chemische Stoffe, Strahlung und biologische Materialien.
Das zuletzt entdeckte - Sie haben davon an dieser Stelle bereits gehört - sind die Viren.
Sondern die Folgen ihrer Wirksamkeit, die Art und Weise, wie es zur Entstehung von Krebs kommt,
hängt sehr stark vom Teil des Körpers ab, an dem der Krebs auftritt. Das sieht von Fall zu Fall sehr verschieden aus.
Wir haben es also mit einer großen Vielfalt von Faktoren zu tun, und zwar von sehr unterschiedlicher Art.
Und wir haben es mit einer großen Vielfalt von Folgen zu tun, deren Erscheinungsbild ebenfalls sehr unterschiedlich ausfällt.
Ich bin jedoch davon überzeugt, und es ist das Hauptziel von allem, was ich heute morgen sagen werde,
dass diese breite Palette von Faktoren durch eine einzige Art von Mechanismus wirksam ist;
nicht durch einen einzigen Mechanismus, sondern durch eine einzige Art von Mechanismus;
und dass die große Vielfalt der Ausdrucksformen der Folgen, der biologischen Folgen, alle von der gleichen, allgemeinen Art sind.
Sie führen zu einer Änderung im genetischen Inhalt der Zelle.
Die Manifestation dieser Änderung des genetischen Inhalts kann auf unterschiedliche Weise erfolgen,
wird aber etwas gemeinsam haben.
Es ist diese Gemeinsamkeit zwischen dem auslösenden Faktor auf der einen Seite und den Konsequenzen auf der anderen,
die ich nach Möglichkeit in meine Darstellung einbringen möchte.
Ein Beispiel: Beim Mittagessen wurde ich an eine Geschichte erinnert, oder an einen Ratschlag, den ich häufig Grund habe,
an manche Studenten weiterzugeben.
Und bei dem, was ich heute tun und was ich sagen werde, handelt es sich tatsächlich um die Verwirklichung dieses Ratschlags.
Sehr häufig kommt ein Student ins Labor und arbeitet dort und verbringt seine ganze Zeit damit, Daten zu sammeln,
ohne zu versuchen sie zu systematisieren.
Er sagt dann, er habe noch nicht alle Informationen gesammelt und er werde warten, bis er sie zusammengetragen hat,
bevor er damit beginnt, darüber nachzudenken. Nun, dies ist nicht der Weg, auf dem die Wissenschaft vorankommt.
Es ist zwar wahr, dass die Wissenschaft ohne Daten nicht existieren oder fortgesetzt wird, sich nicht entwickeln kann.
Doch dies ist nicht die Vorgehensweise, durch die ein neues theoretisches Kapitel aufgeschlagen wird;
zumindest nicht nach meiner Erfahrung. Und ich muss Ihnen eine kleine Geschichte erzählen, und ich tue es auf folgende Weise.
Ich sage ihnen, dass dies nicht der richtige Weg ist.
Um in der Wissenschaft kreativ zu sein, muss man gelegentlich, nicht immer - tatsächlich nur sehr selten -
die richtige Antwort finden.
Hin und wieder muss man allerdings die richtige Antwort auf die Frage finden, wie die Natur funktioniert,
wenn man nur die Hälfte der Daten in Händen hält, und wenn die Hälfte davon falsch ist und man nicht weiß,
welche Hälfte die falsche ist. Und dann findet man die richtige Antwort, gelingt einem etwas Kreatives.
Und das ist es, was ich heute tun werde.
Ich verfüge nicht über alle Daten, einige von ihnen sind falsch, aber ich weiß nicht, welche das sind.
Doch werde ich versuchen, sie zu systematisieren.
Und schließlich werden sich aus dieser Konstruktion bestimmte Arten von Fragen ergeben, experimentelle Fragen,
die man einem Test unterziehen kann.
Und wenn wir sie durch Experimente zu beantworten versuchen, modifizieren wir unsere Begriffe, um sie daran anzupassen,
sodass der neue, durch die neuen Informationen geänderte Begriff schließlich zu einem wahren Begriff heranwächst.
Fahren wir nun fort mit dem Wesen der chemischen Karzinogenese, wie wir sie heute verstehen.
Diese Theorie kann sich natürlich ändern, aber heute gehen wir davon aus, dass es eine grundlegende Einheit in der Natur,
in der Natur der Substanzen gibt, von denen wir wissen, dass sie karzinogen sind, dass sie beim Menschen
oder bei Tieren im Labor oder in letzter Zeit bei noch einfacheren Systemen,
wie etwa Kulturen lebender Zellen von verschiedenen Tierarten in einer Flasche, einem Glaskolben, zu Krebs führen.
Sogar in noch einfacheren Systemen, in denen wir die chemischen Stoffe mit bestimmten,
relativ rein vorliegenden Enzymen testen, bei denen es sich um Moleküle handelt.
Und somit haben wir einen ganzen Bereich von Testsystemen, vom ganzen Tier auf der einen Seite,
bzw. vom Menschen auf der einen Seite, bis zu Gewebekulturen, Molekülen auf der anderen, und wir verwenden sie alle.
Und dies gilt für alle dieser vier ersten Systeme, die ich hier auf dem Dia-Projektor zeige.
Sie alle sind alkylierende Wirkstoffe, elektrophile Reagenzien, die ein positives Kohlenstoffatom abgeben.
Sogar ohne jedes Zutun eines Enzyms.
Und die Art der Elektronendichte, die Moleküle, mit denen sie reagieren, sind hier in dieser Spalte aufgelistet.
Diejenigen Moleküle, die in Zellen häufig vorkommen, die elektrophilen, ich sollte sagen: die nukleophilen,
befinden sich größtenteils in der Nukleinsäurebasis entweder der DNA oder in der RNA oder in Proteinen.
Es mag noch andere geben.
Dies sind die wichtigsten, die an der Änderung in der genetischen Zusammensetzung der Zelle scheinbar beteiligt sind.
In der unteren Hälfte sind eine Reihe von Molekülen aufgelistet, die an sich nicht elektrophil sind,
zumindest nicht auf den ersten Blick. Sie sind es jedoch, nachdem sie durch Enzymreaktionen geändert wurden,
dieses durch Oxydation seiner NH-Bindung zu einer NOH-Bindung, die dann mit Azetat oder Sulphat verestert werden kann,
und nachdem dies dann als negatives Ion abfällt, das ein positives Stickstoffion zurücklässt,
das wiederum sehr elektrophil sein kann und es in diesem Fall auch ist. Ebenso, wie es diese Ionen des Kohlenstoffs sind.
Dasselbe geschieht, dieselbe Art von Änderung geschieht bei diesem Karzinogen,
das früher als Lebensmittelfarbstoff verwendet wurde, vor vielen, vielen Jahren; heute nicht mehr.
Man stellte fest, dass es Leberkrebs verursacht.
Und seine Umwandlung von diesem gelben Farbstoff zu einem Karzinogen erfolgt wahrscheinlich sehr ähnlich wie diese hier:
durch eine Oxydation des Stickstoffs zu NOH, welches dann schließlich zu einem Stickstoffion wird,
sodass es die nukleophilen Moleküle der Zelle angreifen kann. Dasselbe gilt für diese Stickstoffverbindungen.
Hier unten befindet sich ein sehr einfaches Symbol, PAH, das für polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe steht.
Sie benötigen eine Enzymaktivierung und sind anschließend scheinbar auch nukleophil.
Es ist diese Gruppe von Verbindungen, über deren chemische Konsequenzen ich hauptsächlich sprechen werde.
Über diese Gruppe von Verbindungen, ein konkretes Beispiel hierfür ist auf dem nächsten Dia dargestellt.
Alle von ihnen entstehen jedes Mal, wenn beliebige organische Stoffe verbrannt werden; so zum Beispiel,
wenn man Tabak in einer Zigarette verbrennt. Dabei entstehen einige Mikrogramm Benzopyren, der Stoff auf der linken Seite.
Wenn man Diesel in einem Motor verbrennt, entstehen einige Milligramm Benzopyren und gelangen durch den Auspuff in die Umwelt.
Wenn man Öl in einem Kraftwerk oder in der Heizanlage eines Hauses verbrennt,
besteht ein recht großer Teil der Verbrennungsendprodukte aus diesen polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen.
Diese bestimmte Gruppe von Verbindungen gelangt demnach auf vielen verschiedenen Wegen in unsere Umwelt;
selbst wenn man Holz verbrennt, oder ich sollte besser sagen: landwirtschaftliche Abfälle,
als Teil der Abholzung oder wenn man Bäume zurückschneidet.
Auch bei ihrer Verbrennung ist es eine der im Rauch vorkommenden Verbindungen. Daher kommen sie in der Umwelt relativ häufig vor.
Sie sind vielleicht am wirksamsten, wenn sie beim Rauchen von Zigaretten in die Lunge eingeatmet werden,
da sie dann direkt mit den empfindlichen Geweben in Kontakt kommen.
Die wenigen Mikrogramm jeder Zigarette werden also sozusagen direkt an der "richtigen" Stelle abgelagert.
Nun ja, es stellt sich hier die Frage, wie dieser Stoff, der relativ reaktionsträge ist -
sie scheinen ziemlich wenig reaktionsfreudig zu sein, diese polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe -,
wie es dazu kommt, wie man ihn mit der Vorstellung elektrophiler Aktivität verbinden kann, die wir soeben erwähnt haben?
In den letzten 10 Jahren wurde durch viele Arbeiten ein Enzymsystem damit in Verbindung gebracht,
das in gewissem Umfang in allen lebenden Zellen vorkommt.
Es tritt jedoch in Zellen, den meisten Zellen, besonders in der Leber, in höherer Konzentration auf,
wenn sie derartigen Substanzen ausgesetzt sind.
Nicht nur diese Verbindung, sondern andere Stoffe derselben Art haben eine ähnliche Wirkung.
Diese werden, aus offensichtlichen Gründen, als in der Luft vorkommende Kohlenwasserstoff-Hydroxylasen bezeichnet.
Hierbei handelt es sich um eine Gruppe von Oxydasen mit unterschiedlichen Funktionen,
d.h. um Enzyme, die molekularen Sauerstoff verwenden, um aromatischen Kohlenwasserstoffen eines der Sauerstoffatome hinzuzufügen.
Außerdem verwenden sie zwei Wasserstoffatome eines reduzierten Koenzyms, die sich mit dem anderen Sauerstoffatom verbinden.
Dies ist mit der Beschreibung "Oxydase mit unterschiedlichen Funktionen" gemeint.
Sie befinden sich in den meisten Zellen und Geweben, treten jedoch in einer höheren Konzentration auf,
wenn solche Zellen und Gewebe diesen aromatischen Kohlenwasserstoffen ausgesetzt sind.
Nun, auf dem nächsten Dia sehen Sie einen Weg, wie dies geschehen kann: aromatische Kohlenwasserstoff-Hydroxylase
und molekularer Sauerstoff.
Ich habe das reduzierte Pyridinnukleotid, welches das andere Sauerstoffatom aufnimmt, hier nicht mit angegeben.
Man hat die Hypothese vorgeschlagen, dass eines dieser Sauerstoffatome dazu verwendet wird,
in den Positionen drei und vier sich mit dem aromatischen Kohlenwasserstoff zu verbinden
und auf diese Weise dieses Epoxid herzustellen.
Dies ist eine sehr instabile Verbindung, die mit ein wenig Säure aufgebrochen werden kann,
so dass sich in einer dieser Positionen ein Kohlenstoffion ergibt, entweder in dieser oder in jener.
Dieses reagiert dann und ergibt ein Hydroxyl. Die restlichen Kohlenstoffionen reagieren dann mit den nukleophilen Molekülen,
was zu der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbindung führt, die ich anfangs erwähnt habe.
Man hat dies als notwendigen Zwischenschritt vorgeschlagen, der erforderlich ist,
diese Verbindung elektrophil werden zu lassen, die dann krebserregend sein kann, wenn es zu dieser Reaktion kommt.
Eine Nebenreaktion, wodurch diese Verbindung zerstört wird, ist die einfache Hydrolyse dieser Epoxidverbindung,
wodurch ein Diol entsteht.
Es gibt zahlreiche verschiedene Hinweise, die den Schluss nahelegen, dass diese Hydrolyse tatsächlich daran beteiligt ist,
diese Verbindung zu einem karzinogenen Stoff werden zu lassen, wenn man dieses Enzym auf irgend eine Weise blockiert.
Dies kann entweder durch einen chemischen Wirkstoff geschehen, der es blockiert, oder durch eine Mutation, die verhindert,
dass es synthetisiert wird. In derartigen Zellen wird dieses Material dann nicht karzinogen.
Die Beteiligung der Hydroxylase scheint demnach relativ gut belegt.
Es ist jedoch bislang noch nie gelungen, ein derartiges Produkt zu isolieren, und daher wissen wir nicht wirklich,
ob es sich hierbei tatsächlich um den Reaktionsweg handelt, auf dem die Hydroxylase diese Wirkung herbeiführt.
Dies war der Punkt, an dem der Student, dessen Geschichte ich ihnen vorhin erzählt habe, auf den Plan trat.
Er untersuchte die Reaktionen dieser aromatischen Kohlenwasserstoffe mit Komponenten der Nukleinsäuren,
und er entschied sich für N-Methylcytosin. Auf dem Dia ist dargestellt, was er herausfand.
Statt die hydroxylierte Verbindung in der dritten oder vierten Position zu finden, stellte er fest,
dass die Reaktion in der sechsten Position stattfand. Ich sollte sagen, in der vierten oder fünften Position.
Die Reaktion fand nicht hier statt, sondern in der sechsten Position, um dieses Produkt zu ergeben.
Nun, hierbei handelt es sich um eine fotochemisch induzierte Verbindung.
Die gleiche Reaktion kann jedoch mit der in der Luft vorkommenden Kohlenwasserstoff-Hydroxylase
und mit Sauerstoff induziert werden.
Exakt die gleiche Reaktion, bei der man diese Art von Verbindung erhält, statt an der sechsten Position
oder an der ersten und der dritten. An der ersten, dritten oder sechsten, nicht an der vierten oder fünften.
Und darin bestand sein Beitrag zu dieser Sache.
Nun, wir haben bislang das chemische Verhalten einer Reihe von Karzinogenen untersucht, besonders dieses Karzinogens.
Bislang haben wir jedoch noch keinen Hinweis darauf,
worin die biologischen Konsequenzen eines solchen Ereignisses bestehen könnten.
Warum sollte, wenn dies geschieht, selbst wenn es geschieht, warum sollte dies die biologischen Konsequenzen haben,
von denen wir wissen, dass es sie zur Folge hat, nämlich die Entstehung von Krebs?
Nun, an dieser Stelle muss ich das Thema der chemischen Karzinogenese abbrechen. Ich werde nur noch eine Sache dazu erwähnen.
Doch wir werden gleich das Thema der chemischen Karzinogenese hinter uns lassen und betrachten,
was wir über die biologische Karzinogenese wissen.
Nachdem ich Ihnen beschrieben habe, was ich für das Wesen der biologischen Karzinogenese halte, werden wir uns fragen,
ob wir die beiden Aspekte zusammenführen und ein einziges, einheitliches Konzept aus dem Ganzen entwickeln können.
Lassen Sie uns, bevor wir die chemische Reaktion hinter uns lassen, sehen, ob wir uns zumindest vorstellen können,
welches die molekularen Konsequenzen einer solchen Veränderung sein würden. Nun, ich habe keine Bilder und kein Modell davon.
Es ist viel zu groß, um es von Berkeley nach Lindau zu transportieren. Ich werde Sie daher bitten, sich die Sache vorzustellen.
Die meisten von Ihnen haben von der Struktur gehört, davon, was die Struktur des genetischen Materials der Lebewesen ist,
von den Nukleinsäuren, entweder von DNA oder RNA.
Die meisten, alle Säugetiere, nun ja, alle Tiere haben DNA als das wichtigste Speichermaterial ihrer genetischen Information.
Und sie werden davon gehört haben, dass die DNA in der Hauptsache aus einer Sequenz von Basen besteht,
zu denen auch N-Methylcytosin gehört, oder dass Cytosin eine Base ist, statt der Methylgruppe.
Dies hier ist ein Ribose-Zucker. Es ist eine lange Kette solcher Basen, von denen es vier Arten gibt.
Cytosin ist nur eine von ihnen, es gibt noch drei weitere.
Sie alle enthalten jedoch Materialien von ähnlicher Elektronendichte.
Sie sind in der Struktur einer Doppelhelix angeordnet, von der Sie alle gehört haben werden.
Die Basen sind darin wie Spielkarten übereinander angeordnet, in einem Abstand von etwa 3 1/2 ?ngström.
Nun, wenn dieser aromatische Kohlenwasserstoff zwischen einige dieser Basen rutschen
und diese Art von kovalenter Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung eingehen würde -
dies ist ein Kohlenstoffatom und dies ist ein Kohlenstoffatom -, wenn dies in der Doppelhelix geschieht,
würde die normale Helixstruktur zerstört. Wenn es zu dieser Reaktion kommt, könnte die Struktur nicht erhalten bleiben.
Die normale Helixstruktur würde verzerrt, sodass mindestens eines der linearen Moleküle eine seitliche Schleife bilden würde.
Es würde nicht in die Doppelhelix passen. Es würde sich als äußere Schleife neben der Helix befinden.
Zumindest dies, vielleicht käme es zu noch größeren Verzerrungen. Dies ist die molekulare Konsequenz einer solchen Reaktion.
Am Ende dieses Vortrags werde ich versuchen, dies erneut abzuleiten oder einzuführen
und von hier zu den biologischen Folgen eines solchen Vorgangs weitergehen.
Doch bevor ich dies tue, müssen wir untersuchen, was wir über den Weg, auf dem ein Virus Krebs auslösen kann,
wissen oder zu wissen glauben; den Weg, auf dem es Zellen so ändern kann, dass sie zu bösartigen Zellen werden.
Nun, die meisten Arbeiten, die ich in Berkeley durchgeführt habe, zumindest in meinem Labor,
wurden nicht mit Versuchstieren durchgeführt - obwohl wir einige solcher Experimente gemacht haben;
auf dem letzten Dia zeige ich Ihnen einiges darüber.
Größtenteils wurden die Versuche entweder mit Enzymen durchgeführt, isolierten Enzymen,
und in jüngster Zeit in Reagenzgläsern mit Tierzellkulturen, in Gewebekulturen.
Wir haben das Verhalten dieser Zellen unter den verschiedensten Einflüssen untersucht, unter dem Einfluss von Viren,
unter chemischen und unter beiden Einflüssen. Um Ihnen eine Vorstellung davon zu geben, wie dies gemacht wird,
möchte ich Ihnen das Bild einer aus Mauszellen bestehenden Gewebekultur zeigen, die mit einem Virus infiziert wurde,
wobei die Viruspartikel in die Zellen eingebracht wurden und sie - durch welchen Mechanismus auch immer - umgewandelt haben.
Wir werden darauf gleich noch zu sprechen kommen. Diese transformierten Zellen zeigen sich als kleine Zellhaufen.
Das nächste Dia zeigt eine Gewebekultur, in der einige Zellen umgewandelt worden sind.
Auf der linken Seite haben wir nur eine sehr schwache Vergrößerung, nur eine zehnfache Vergrößerung,
und die Trennungslinie verläuft genau hier.
Dieser Hintergrund ist ein Hintergrund normaler Zellen, von Zellen, die nicht von einem Virus infiziert wurden
und die aufeinander zu wachsen und dann ihr Wachstum einstellen.
Das heißt: Wenn sie sich gegenseitig berühren, wenn sich alle Zellen berühren, senden sie sich ein Signal.
Sie schicken sich gegenseitig Signale mit dem Resultat, dass das Wachstum der Zellen aufhört.
Diejenigen Zellen, die durch das Virus, das Sarkomvirus, infiziert und verändert wurden,
unterliegen nicht mehr diesem Kontrollmechanismus.
Und obwohl sie zusammenwachsen und sich gegenseitig berühren, wachsen sie weiter.
Auf diese Weise entstehen Zellhaufen, und diese kleinen Anhäufungen werden als Foci bezeichnet.
Sie sind auf diesem Bild zu sehen: ein größerer Focus und ein anderer kleinerer und noch zwei weitere kleine.
Ich glaube, hier sind vier Foci, ein großer und drei kleine, bei denen die Zellanhäufungen mit bloßem Auge sichtbar sind.
Man braucht kaum ein Mikroskop, um sie zu sehen. Dies ist dasselbe Bild, nur 40- statt 10mal vergrößert: dieser Focus und jener.
Sie können sie sehen, hier sind sie.
Jeder dieser kleinen hellen Flecken ist eine umwucherte Krebszelle, die über andere Zellen hinwegwächst.
Und hier sehen Sie den großen Focus, bei dem es sich um diesen hier handelt, und dann am Rand hier den kleineren.
Diese Art von System war in den letzten 10 Jahren zur Untersuchung der Krebsentstehung durch chemische,
virale und durch Strahlungsfaktoren weit verbreitet, mehr als die Arbeit mit Versuchstieren.
Einer der Gründe hierfür ist, dass man eine Million Zellen in einer Schale von 3 Zentimetern Durchmesser kultivieren kann.
Wenn man eine ähnliche Statistik mit einer Million Tieren durchführen wollte, selbst mit Mäusen,
können Sie sich vorstellen, welche Unterbringungsprobleme sich dabei ergeben würden.
Nun, hierdurch wurde diese Arbeit enorm erleichtert. Diese Art der Arbeit mit Gewebekulturen dominiert zur Zeit in unserem Labor.
Es handelt sich dabei tatsächlich um das nächste Stadium.
Der größte Teil unserer frühen Arbeiten - einige von Ihnen erinnern sich vielleicht daran -
wurde mit einzelnen Pflanzenzellen durchgeführt, mit Algen.
Wir suchten ständig weiter nach Einzelzellkulturen, und haben sie jetzt gefunden.
Wir können Sie entweder auf Schalen oder in tiefen Kulturen züchten, und dies ist unsere Vorgehensweise.
Worin besteht nun das Wesen der Veränderung, oder was halten wir für das Wesen der Veränderung,
die eine normale Zelle in eine bösartige Zelle verwandelt, die ständig weiter wächst und nicht gesteuert werden kann?
Das nächste Dia ist eine schematische Darstellung dieses Umwandlungsprozesses.
Wenn wir es vielleicht ein wenig nach unten bewegen könnten. Die obere Nummer 1 hier stellt eine DNA dar, die einen Virus enthält.
Dies ist das Affenvirus, Simian Virus 40, der DNA enthält und hier durch dieses Oval
mit den drei schwarzen Punkten dargestellt ist, in dem sich die DNA des Virus befindet.
Wenn das Virus die Zelle hier infiziert, wird dies durch einen größeren Kreis wiedergegeben, wo sich das X befindet,
der die DNA der Zelle darstellt, das chromosomale Material der Zelle.
Wenn das Virus die Zelle infiziert, injiziert das Virus
bzw. die Zelle erlaubt der DNA des Virus in das Zytoplasma der Zelle einzudringen.
Nun, normalerweise, normalerweise - es ist wohl kaum normal,
aber eine infizierte Zelle kann die DNA des Virus innerhalb des Zytoplasmas replizieren,
und schließlich zerreißt diese Zellmembran und weitere Viruspartikel werden freigesetzt.
Das ist die normale Ereignisfolge bei einer Virusinfektion.
Entsprechend einer statistischen Grundlage treten jedoch einige wenige Fälle auf,
bei denen die DNA des Virus auf irgendeine Weise in die DNA der Zelle eingefügt wird.
Wie das geschieht, werden wir uns später noch ansehen. Wenn es dazu kommt, ist es der Anfang dieses Prozesses.
Hier ist sein Endpunkt. Wenn sich dies ereignet, dann enthält der Zellkern nicht nur seine eigenen DNA,
sondern er kann auch die gesamte DNA des Virus oder einen Teil davon enthalten.
Und wenn er sich teilt und wächst, enthält er dann neue Informationen, von denen er einige von dem Virus erhalten hat.
Hier ist ein Paar von ihnen.
Wenn diese Information, wenn diese DNA des Virus Anweisungen zur Herstellung bestimmter Proteine enthält,
die die Membran der Zelle verändern, so dass, wenn sie mit anderen Zellen in Kontakt kommt,
das Signal zur Unterbrechung des Wachstums irgendwie blockiert ist, wenn es nicht ankommt,
dann setzt die Zelle ihr Wachstum fort und wir reden davon, dass die Zelle transformiert wurde.
Dies manifestiert sich auch auf andere Weise.
Von dieser Zelle werden neue Proteine hergestellt, die von der DNA des Virus kodiert werden.
Und wir erkennen es an den Membranproteinen der Zelle, an den neuen Antigenen, die die Zelle enthält,
und außerdem zeigt es sich an der Natur des Wachstumsmechanismus der Zelle.
Diese beiden Veränderungen konnten belegt werden, und die Tatsache, dass die Zelle Viren-DNA enthält,
konnte anhand von Hybridisierungsexperimenten ebenfalls gezeigt werden.
Hierbei wird gemessen, wie die DNA der Zelle nach der Transformation mit der DNA des Virus interagiert.
Man stellt fest, dass zwischen beiden eine Homologie besteht.
Es gibt eine bestimmte Menge viraler DNA, die tatsächlich in die DNA des Zellkerns aufgenommen wurde.
Nun, so stellen wir uns den Mechanismus der Transformation durch einen DNA enthaltenen Virus vor. Es ist ein Moloney-Virus.
Tatsächlich ist es nun jedoch so, dass auf dem ersten Dia, das ich Ihnen gezeigt habe - nicht auf dem ersten,
sondern auf demjenigen davor, auf dem ich Ihnen die Transformation von Mauszellen gezeigt hatte -
dass mein Sarkomavirus keineswegs ein Virus dieser Art ist. Das Maus-Sarkomvirus ist kein DNA enthaltendes Virus.
Es ist ein Virus, dessen genetische Informationen aus RNA, nicht aus DNA bestehen.
Und die Frage lautet dann, wenn es sich hierbei um das Wesen des Umwandlungsprozesses handelt:
Wie kann ein RNA enthaltender Virus, ein Virus, dessen genetische Information gänzlich aus RNA besteht,
wie kann ein solches Virus dieses Ergebnis erzielen?
Nun, man wusste dies schon ungefähr sechs oder sieben Jahre früher, und Temin, ein Biochemiker aus Wisconsin,
stellte die Hypothese auf, dass es hierzu ein Enzym geben müsse, das sich in dem Virus befindet
oder dessen Herstellung durch das Virus angeregt würde, welches die RNA-Sequenz in DNA übertragen könnte.
Nun sollten Sie sich klarmachen, dass dies zum damaligen Zeitpunkt fast eine Häresie war,
denn es galt als unbezweifelbarer Grundsatz, dass man nur von der DNA zur RNA gelangen kann und dann zu Proteinen,
dass es in der Gegenrichtung nicht möglich war.
Und hier war ein junger Mann, der vorschlug, dass dies möglich sei, ja sogar, dass man diesen Weg nehmen musste.
Nun, es dauerte etwa fünf Jahre, bis man dieses Enzym im Sarkomvirus der Maus und anderen RNA-Viren
als krebserregend nachweisen konnte. Und auf diese Weise konnte die Theorie der Integration von Virusinformation,
genetischer Information in die Chromosomen der Zelle als der Vorgang der Umwandlung
von normalen zu bösartigen Zellen erhärtet werden; wenn solch ein Enzym den RNA-Virus in die DNA kopierte.
Auf dem nächsten Dia ist dies schematisch dargestellt: das Kopieren des RNA-Virus, das normale Verhalten der Zelle.
Hier wird die DNA der Zelle von DNA-abhängiger RNA-Polymerase zu RNA kopiert, die dann Proteine und eine neue Zelle herstellt.
Dies wird auf beiden Seiten angezeigt: sowohl die Proteinsynthese für die neue Zelle,
als auch die Replikation der DNA der normalen Zelle.
Infizieren wir die Zelle jedoch mit der viralen RNA eines onkogenen Virus und verfügt es über diese RNA-abhängige Polymerase,
von RNA angewiesene DNA-Polymerase - dies ist die Bedeutung der Abkürzung RDP: RNA-abhängige (dependent) DNA-Polymerase -,
dann kann dieses Stück der RNA des Virus in ein Stück der DNA kopiert werden, die jetzt diese Information enthält,
die genetische Information des Virus in der DNA.
Und wenn sehr viel davon vorhanden ist, besteht die Chance, dass sie in die normale synthetische Sequenz der Zelle,
die ihre eigene DNA repliziert, eingefügt wird, und es ist möglich, dass ein Teil davon, zumindest ein Teil,
der DNA im Zellkern hinzugefügt wird. Wir haben es dann mit einer transformierten Zelle zu tun.
Wenn wir DNA der Zelle und virale DNA vor uns haben, haben wir eine umgewandelte Zelle vor uns.
Wenn dies der Fall ist, sollten wir, falls es uns gelänge eine chemische Substanz zu finden,
die dieses besondere Enzym hemmen könnte, nicht nur in der Lage sein, die Replikation dieses Virus,
bei dem dieser Zwischenschritt über die DNA und dann wieder zurück zur RNA erfolgen muss, zu hemmen.
Das ist die normale Replikation. Von hier nach dort fehlt eine Zeile, die die Replikation des Virus anzeigt.
Wir sollten nicht nur die Replikation des Virus hemmen können, sondern indem wir verhindern,
dass die Kopie hergestellt wird, hemmen wir auch die Transformation.
Nun, etwa zu der Zeit, zu der dieses Virus und sein Enzym entdeckt wurden - ich sollte sagen,
zu der dieses Enzym entdeckt wurde -, stellte man auch fest, dass eine Klasse von Medikamenten, die verwendet worden war,
um die RNA-Polymerase in Bakterien zu hemmen und die ein sehr nützliches Medikament
zur Kontrolle einer Vielzahl bakterieller Erkrankungen war, besonders der Tuberkulose,
dass eines seiner Derivate tatsächlich bestimmte inhibitorische Eigenschaften in Bezug auf dieses Enzym hatte.
Das Dia zeigt das Bild dieses Medikaments und einige der Derivate, die wir hergestellt haben.
Es soll lediglich dazu dienen, Ihnen eine Vorstellung davon zu geben, um was es sich handelt.
Auf ihre Einzelheiten eingehen und ihre Synthese erörtern, werde ich nicht.
Dies ist der Kern von Rifampicin, einer Klasse von Antibiotika,
und an dieser Stelle sind die verschiedenen Seitenketten damit verbunden.
Die R-Gruppe stellt diesen ganzen Rifampicin-Kern dar, und dies sind einige der mehreren Hundert Rifampicin-Derivate,
die bei der Suche nach Medikamenten gegen Tuberkulose synthetisiert worden sind.
Das für die Behandlung von Tuberkulose, für die Hemmung der RNA-Polymerase von Bakterien, nützlichste Derivat ist dieses hier.
Doch es hat sich gezeigt, dass es die RDP, die RNA-abhängige DNA-Polymerase oder reverse Transkriptase,
wie man sie nennt, nicht hemmt. Dasjenige, was dieses leistet, ist das darunter, dieses hier.
Dieses Derivat hemmt tatsächlich die RNA-abhängige Polymerase.
Und darüber hinaus wurden noch einige dieser anderen produziert, und von denen werde ich nur über dieses hier reden,
bei dem es sich um einen hochwirksamen Inhibitor handelt, um einen noch effektiveren Hemmstoff der RNA-abhängigen Polymerase,
als es dieser hier ist. Dies sind die beiden Medikamente, dieses wird als DMB bezeichnet.
Ich werde später noch darauf eingehen. Und dieses hier, mit einer offenen Kette hier, mit zwei Achten. Ich nenne es R82.
Sie werden es später noch sehen. Dies sind die beiden einzigen, über die ich später reden werde.
Nun, das Erste, was wir taten, war, die Medikamente verwenden, die uns zur Verfügung standen.
Und was uns zur Verfügung stand, war dieses. Ich nannte es DMB.
Wir wollten sehen, ob es eine hemmende Wirkung hatte, ob es den krebserregenden Virus daran hindern würde,
eine Zellumwandlung zu erreichen bzw. Krebs auszulösen. Auf dem nächsten Dia sehen Sie das Ergebnis dieses Experiments.
Hier habe wir... wir zählen jetzt die Zahl der Foci. Dies entspricht der Zahl der Krebsentstehungen, die das Virus verursacht hat.
Ohne irgendein Medikament erhalten wir 140 Foci pro 100.000 Zellen.
Mit drei Mikrogramm des Medikaments im Medium haben wir die Zahl der Foci auf 90 gesenkt.
Mit 6 Mikrogramm haben wir sie weiter gesenkt, mit 9 Mikrogramm noch weiter.
Auf diese Weise wurde die grundsätzliche Idee, dass dieser chemische Stoff dieses besondere Enzym hemmen kann, bestätigt.
Doch auf dem Dia können Sie noch etwas Weiteres sehen, das uns einige Sorgen bereitete.
Nicht nur Sorgen bereitete, sondern für Aufregung sorgte.
Diese beiden Säulen, XC-Plaques, sind nichts anderes als einfache Geräte zur Zählung der Anzahl der Viruspartikel,
die aus den Zellen freigesetzt werden.
Und hier können Sie sehen, dass das Medikament in diesen beiden Experimenten die Zahl der Viruspartikel
in keinster Weise reduziert hat. Wenn überhaupt, ist ihre Zahl etwas angestiegen. Mit der Theorie stimmt also etwas nicht.
Wir wollten sie nun nicht ganz über Bord werfen, weshalb wir einen Teil von ihr aufgaben bzw. ihr eigentlich etwas hinzufügten.
Wir stellten die Vermutung auf, dass dieses selbe Medikament, diese beiden, die ich vorhin erwähnte,
die reverse Transkriptase hemmen, die zum Kopieren der viralen RNA in DNA erforderlich ist.
Bei der Integration dieses DNA-Stücks in die Zelle spielen zu einem späteren Zeitpunkt auch noch andere Enzyme eine Rolle.
Und wir nahmen an, was auf dem nächsten Dia dargestellt ist, dass dieses Medikament nicht nur dieses Enzym hemmt,
sondern auch ein oder mehrere von diesen, die benötigt werden, um dieses Stück DNA in die DNA der Zelle einzufügen.
Tatsächlich können wir eine ziemlich kleine Menge des Medikaments verwenden, um zu verhindern, dass dieses Enzym gehemmt wird.
Und wir produzieren mehr Virenpartikel, aber eines dieser anderen Enzyme. Ich habe hier drei aufgelistet.
Dies reagiert empfindlicher auf das Medikament als dieses hier, und wenn die Konzentration niedrig genug ist,
funktioniert dieses Enzym, doch eins von diesen, eins oder mehrere von diesen, funktioniert bzw. funktionieren nicht.
Und auf diese Weise können wir das Phänomen der Integration, d.h. der Transformation, vom Schritt der Virusreplikation trennen.
Das ist es, was, glaube ich, geschehen ist. Nun, wenn dies der Fall ist, dann müssen wir herausfinden,
welche dieser Enzyme an der Integration beteiligt sind. Scheinbar sind es alle.
Und es mag andere geben, die ich hier nicht aufgeführt habe, von denen ich nichts weiß.
Ich muss also danach suchen und sie finden. Und dann hat dies eine andere Konsequenz, die wir testen können.
Dies besagt, diese Idee legt die Vermutung nahe, dass wenn wir diese Enzyme aktivieren würden,
wenn wir eine Methode finden würden, mit der wir diese Gruppe von Enzymen aktivieren könnten -
hier besonders stark in Gegenwart einer großen Menge dieser Enzyme -,
dass wir dann die Integrationsrate dieser genetischen Information in die Chromosomen der Zelle,
durch die die Transformation geschieht, deutlich erhöhen könnten. Es handelt sich hierbei um ein synergistisches Experiment.
Dies ist ein Experiment, in dem wir etwas verwenden, um dieses Exzisionsreparatursystem auf der linken Seite zu aktivieren.
Und gleichzeitig haben wir eine große Menge viraler Fehlinformation vorliegen, wenn man so will.
Wenn diese Situation zutrifft, sollten wir die Rate,
mit der die Fehlinformation in die Chromosomen der Zelle integriert wird, erhöhen können.
Nun, man kann dies tun, und an diesem Punkt kommen wir zur "Eheschließung"
zwischen der chemischen und der biologischen Karzinogenese.
Es zeigt sich, dass eines der Dinge, die die chemischen Substanzen bewirken - wie ich eingangs sagte - darin besteht,
dass sie die zellulare DNA deformieren, zu einer externen Schleife führen,
damit reagieren und ihre normale Form in eine anomale Form verwandeln.
Wenn dies geschieht, werden Enzyme aktiviert, die die fehlerhaften Außenschleifen wegschneiden, und dieses Ganze,
diese Enzyme werden als Exzisionsreparatursystem bezeichnet, das ausschneidet und repariert.
Wenn wir nun den chemischen Stoff hinzufügen, der die Reaktion durchführt, die ich vorhin erläutert habe,
und wenn wir gleichzeitig virale, karzinogene DNA in größerem Umfang vorliegen haben, ist die Wahrscheinlichkeit,
dass sie eingefügt wird, größer - sollte sie größer sein, sollte sie größer sein. Es ist ein Experiment.
In der Literatur habe ich eine Reihe solcher Experimente gefunden.
Wir führen sie mit Kohlenwasserstoff selbst durch, und ich fand in der Literatur eine Reihe solcher Tests
mit anderen chemischen Karzinogenen. Ich werde Ihnen eines von ihnen zeigen, weil es diese Wirkung genau zeigt.
Dies ist eine Arbeit von Stitch, von einem kanadischen Biochemiker, der vor ein paar Jahren darüber berichtet hat.
Das nächste Dia zeigt sein Ergebnis. Er verwendet gleichzeitig ein chemisches und ein virales Karzinogen.
Bei dem viralen Karzinogen handelt es sich in diesem Fall um ein Adenomvirus, um Adenomvirus 7.
Es ist ein DNA-Virus. Und er verwendet das Adenomvirus gleichzeitig mit der chemischen Behandlung.
In diesem Fall handelt es sich um die chemische Substanz 4-Nitroquinolin und um Oxyd, was ein hochwirksames Leberkarzinogen ist.
Und dies ist eine Zellgewebekultur eines syrischen Hamsters.
Wenn man das SA 7 hinzugibt, das heißt ausschließlich das Adenomvirus, erhält man 17 Foci. Dies ist das Kontrollexperiment.
Das Virus allein führt zu 17 Foci pro 2 Millionen Zellen.
Hier sehen Sie, dass es sich um 2 Millionen Zellen handelt, 17 Foci pro 2 Millionen Zellen.
Wenn man jedoch die chemische Substanz hinzugibt und dann innerhalb von anderthalb Stunden das Virus, sehen Sie,
dass er statt 17 Transformationen mehr als 400 Transformationen erhielt. Ich sollte Sie darauf hinweisen,
dass in diesem speziellen Hamsterzellsystem die chemische Substanz zu keinen Transformationen führt.
Die chemische Substanz allein hat nicht diese Wirkung. Doch hier führt das Virus allein zu 17,
die chemische Substanz allein zu keinen und zusammen mit dem Virus zu 400 oder mehr Foci. Eine höchst wirksame Synergie.
Dies ist zumindest eine Bestätigung des theoretischen Konzepts, das ich Ihnen auf dem vorigen Bild gegeben habe:
dass die chemische Substanz die Einfügung der Fehlinformation herbeiführt, die zu dem Zeitpunkt,
zu dem dieser Auslöser wirksam wird, vorhanden sein muss.
Es gibt hier noch eine weitere Feststellung zu treffen: das gesamte Exzisionsreparatursystem,
das durch Nitroquinolin und Oxyd angeregt wird, beendet seine Arbeit nach etwa 8-10 Stunden.
24 Stunden später ist es nicht mehr aktiv. Das gesamte Exzisionsreparatursystem hat seine Arbeit eingestellt,
und auch das Hinzufügen des Adenomvirus führt zu keiner Synergie mehr. Tatsächlich scheint es sogar ein wenig unterdrückt zu sein.
Dies ist eine Art von Bestätigung dafür,
dass die chemischen Stoffe die Einfügung von bereits vorhandenen Fehlinformationsstreifen auslösen.
Und diese Streifen können aus einer Vielzahl verschiedener Quellen stammen.
In diesem Fall stammt das Informationsstück aus dem Adenomvirus. Es hätte jedoch auch aus einer anderen Quelle stammen können.
Es hätte sich dabei um ein zusätzliches Stück DNA im Zellkern handeln können.
Es könnte sich um ein inaktives Stück DNA in der Zelle handeln,
das dann durch dieses gesamte System in einen anderen Teil des Chromosoms verschoben werden könnte.
All dies sind verschiedene mögliche Prozesse, durch die ein inaktives DNA-Stück zu seiner Expression in der Zelle gelangt.
Und die chemische Substanz erstellt die Information nicht: sie integriert sie.
Sie löst Integration aus, und hierbei kann es sich um den einheitlichen Prozess der chemischen Substanz handeln,
der ultravioletten Strahlung und um die virale oder andere Plasmidinformationen; um die Art, wie sie zusammenarbeiten.
Die chemische Substanz allein könnte nach dieser Theorie die Transformation
ohne die Gegenwart einer anderen Quelle der Fehlinformation nicht bewirken.
Und dass das Integrationsphänomen mit all den Enzymen, die dabei involviert sind, eine Rolle spielt.
Nun, wenn dies der Fall ist, wollen wir sehen, ob diese anderen Enzyme, insbesondere diese Ligasen,
die die losen Enden der DNA zusammenschließen, bei der fortgesetzten Reproduktion der transformierten Zelle eine Rolle spielen.
Und es stellt sich heraus, dass sie dies - sehr zu unserer Überraschung - scheinbar tun,
obwohl die Interpretation dieses Ergebnisses, das ich Ihnen jetzt geben werden, sehr, sehr fragwürdig ist.
Wir haben damit begonnen, dies zu erforschen, das zweite Medikament, das ich erwähnte, dasjenige,
bei dem mit dem Hydrazin zwei C8-Gruppen verbunden sind. Es scheint sich dabei um ein sehr spezielles Medikament zu handeln.
Es verfügte über alle möglichen Eigenschaften zur Durchdringung der Zellmembran, die uns gefielen.
Und wir setzten unsere Arbeit fort. Es verfügte über ausgezeichnete Enzymhemmungseigenschaften.
Und somit war es das Medikament der Wahl. Um es verwenden zu können, mussten wir seine Toxizität für Zellen untersuchen,
bevor wir es für irgendwelche Experimente einsetzen konnten.
Man muss untersuchen, ob das Medikament selbst für die Zellen wichtig ist.
Und das nächste Experiment ist das Ergebnis, das wir gefunden haben, als wir die Toxizität von R82 untersuchten.
Können Sie das ein wenig schärfer stellen. Es erscheint mir verschwommen. Das ist viel besser. Vielen Dank.
Ich spreche jetzt über ein anderes Medikament derselben Klasse.
Statt des aus 16 Elementen bestehenden Rings, den ich Ihnen über den ganzen Katalog der Medikamente gezeigt habe,
habe ich den Ring geöffnet.
Es ist nach wie vor derselbe, doch er verfügt - statt über einen großen, 16-teiligen Ring, über einen Schwanz aus zwei Achten.
Und darauf beruht sein Name. Und nun zu normalen Zellen.
Wir zählen Zellen, und wir ermitteln, was mit normalen Zellen geschieht, wenn wir dem Medium, in dem sie wachsen,
dieses Medikament hinzufügen. Schauen Sie sich dieses Bild auf der linken Seite an.
Dies entspricht der Anzahl der Tage, über die die Zellen wachsen.
Wir haben etwa 100.000 inokuliert, und dann warten wir und zählen sie.
Die Null hier bedeutet, dass überhaupt kein Medikament verwendet wurde, und Sie sehen,
dass es innerhalb von drei Tagen über 1 Million Zellen gibt, und in vier Tagen gibt es etwa 2 Millionen Zellen.
Dasselbe geschieht, wenn wir dem Medium drei Mikrogramm dieses Medikaments hinzufügen, dieses R82.
Die drei Mikrogramm dieses Medikaments, diese drei Millionstel eines Gramms des Medikaments, haben überhaupt keine Wirkung,
sie lassen die Zellen unverändert.
Selbst fünf Mikrogramm des Medikaments pro Milliliter wirkt sich auf die Zellen in keinster Weise aus.
Wir müssen bis auf 10 Mikrogramm hochgehen, bis wir irgendeine Wirkung auf die normalen Zellen beobachten können.
Und wenn wir bis zu 15 oder 20 Mikrogramm geben, töten wir die Zellen ab.
Bei Konzentrationen, die hoch genug sind, ist das Medikament giftig, bei geringen jedoch nicht.
Wenn wir uns nun T-Zellen ansehen, dies sind transformierte Zellen, Zellen, die durch das Sarkomvirus verändert wurden.
Dies sind Zellen, bei denen es sich tatsächlich um Krebszellen handelt. Und auch hier wurde wieder kein Medikament verwendet.
Wenn man die transformierten Zellen zählt, stellt man fest, dass sie sogar noch ein bisschen besser wachsen
als die normalen Zellen, sie wachsen etwas schneller, als sie sollten.
Doch selbst eine so geringe Konzentration wie 3 Mikrogramm des Medikaments unterdrückt das Wachstum der transformierten Zellen.
Fünf Mikrogramm unterdrücken das Wachstum der transformierten Zellen und 10 Mikrogramm bringen es vollständig zum Erliegen.
Wenn man nun hier am zweiten Tag einen Ausschnitt nimmt
und die Zahl der normalen und transformierten Zellen am zweiten Tag zählt, nach 48 Stunden,
als Funktion der vorhandenen Menge des Medikaments, sehen Sie, dass die normalen Zellen eine Resistenz gegen drei,
fünf und sogar 10 Mikrogramm haben. Man muss bis auf 15 Mikrogramm hochgehen, um das Wachstum der normalen Zellen zu unterbrechen.
Die transformierten Zellen werden sogar bereits bei der geringsten Konzentration unterdrückt.
Nun, das war eine Überraschung für uns, denn die transformierten Zellen,
die Krebszellen zeigen in der Regel ein wesentlich energischeres Wachstum als normale Zellen.
Und hier liegt ein Fall vor, bei dem dies scheinbar umgekehrt ist.
Lassen Sie mich Ihnen nun noch schnell die letzten drei Dias zeigen, auf denen Sie Bilder von den Zellen selbst sehen.
Sie können sehen, was mit ihnen geschieht. Dies ist die normale Zelle ohne Medikament. Dies ist die normale Zelle mit Medikament.
Hier sind die transformierten Zellen.
Sie können sehen, welche Unterschiede zwischen transformierten und normalen Zellen bestehen.
Normale Zellen sind gestreckt und haben ihre Kerne. Sie wachsen dichtgedrängt in fadenartiger Formation.
Die transformierten Zellen sind abgerundet und stapeln sich übereinander auf.
In Gegenwart des Medikaments sind die transformierten Zellen jedoch verschwunden.
Wie Sie sehen, sind nur sehr wenige übrig geblieben.
Normale Zellen wachsen selbst bei einer Konzentration von 5 Milligramm normal.
Ich vermute, dass es sich hierbei um 5 oder 6 Milligramm handelt. Und hier sind die transformierten Zellen sozusagen verschwunden.
Zumindest sind sie nicht gewachsen. Es sieht so aus, als wären sie abgestorben.
Wir haben noch ein anderes Experiment derselben Art durchgeführt. Wir haben eine Gewebekultur genommen.....
Sie ist auf dem nächsten Dia dargestellt. Wir haben eine Gewebekultur genommen und sie mit dem Rous-Sakomvirus infiziert.
Und dies sind normale Zellen an der Peripherie.
Dies ist einer der Foci, die Sie auf dem ersten Dia über Gewebekulturen gesehen haben.
Die beiden weißen Pfeile sollen die Grenzen des Focus markieren. Hier ist ein weiterer, ebensolcher Focus, zwei von ihnen.
Hier haben wir einfach ein neues Medium zugegeben und es 82 Stunden lang wachsen lassen. Es wächst enorm.
Es wächst zu einem großen, dicken Fokus heran. Tatsächlich wächst es zu einem sehr großen Focus.
Zu einem so großen, dass das Zentrum keine Nährstoffe mehr erhält und nekrotisch ist.
Die Zellen sterben im Zentrum ab, aber wachsen auf der Außenseite weiter.
Wenn Sie so wollen, ist dies eine Art Modell eines festen Tumors.
Hier ist ein identisches, jedoch nachdem der Focus entfernt wurde. Wir haben das Medikament hinzugefügt.
Und 83 Stunden später sehen Sie, dass der Foci nicht gewachsen ist. Wenn überhaupt, dann scheint er zurückzugehen.
Als Modell der Behandlung eines Tumors mit diesem Medikament, nachdem er sichtbar geworden ist,
scheint diese Gewebekultur ein positives Experiment zu sein. Schließlich kommen wir zur Betrachtung der Zellen selbst.
Wir haben eine Mischung von Zellen genommen. Die Hälfte von ihnen ist normal und die Hälfte transformiert.
Auf dem nächsten Dia sehen Sie am oberen Rand des Dias die Hälfte der normalen und die Hälfte der umgewandelten Zellen.
Sie sehen, dass die transformierten Zellen die abgerundeten Zellen sind und die normalen Zellen die länger gestreckten.
Sie sehen die transformierten und die normalen Zellen. Dies ist der Beginn des Experiments.
Wir fügen das Medikament hinzu und lassen es zwei Tage wirksam sein, und es sieht so aus,
als ob nur sehr wenige transformierte Zellen übrig sind, eins, zwei, drei, ein paar von ihnen. Die meisten Zellen sind normal.
Wir wissen nicht, ob diese Normalität, dieses normale Aussehen der Gewebekultur
auf dem übermäßigen Wachstum der normalen Zellen im Vergleich zu den umgewandelten Zellen beruht,
oder auf der Toxizität des Medikaments für die transformierten Zellen, die dazu führt, dass sie einfach eliminiert werden.
Das ist ein sehr fundamentaler Unterschied.
Mit andern Worten: Kehrt das Medikament die Transformation um, oder bringt es einfach die transformierten Zellen zum Absterben?
Es sieht so aus, als ob es sie zum Absterben bringt, doch wir wissen nicht mit Sicherheit, dass es so ist.
Und das ist in etwa der aktuelle Stand der Experimente.
Nun, lassen Sie mich Ihnen als Letztes auf einem Bild zeigen, dass wir mittlerweile über Zellkulturen hinausgekommen sind.
Dies sind Hühnerzellen in einer Gewebekultur, und Sie müssen das im Hinterkopf behalten: Dies ist vom Menschen weit entfernt,
sehr weit entfernt. Doch wir sind einen Schritt weitergegangen.
Wir haben nicht dieses Medikament verwendet, sondern das erste, das Medikament DMB bei Ratten,
bei denen man auf chemischem Wege mit einem Kohlenwasserstoff mit kondensiertem Ringsystem ein Mammakarzinom induziert hatte.
Ich komme nun zu dem Thema zurück, mit dem ich diesen Vortrag begann, wenn dies alles ist, wenn die Ideen zusammenhängen.
Diese chemischen Substanzen könnten nicht nur die Transformation verhindern, sondern es ist auch denkbar,
dass sie selbst dann eine therapeutische Wirkung haben, wenn die Transformation sichtbar geworden ist.
Dies war nicht der Fall, diese Idee war noch nicht vorhanden, als dieses letzte Experiment durchgeführt wurde.
Wir verwendeten eine Tierreihe, die über die nötigen genetischen Informationen verfügt,
sodass, wenn man einem Tier ein Injektion mit kondensierten Ring-Kohlenwasserstoffen gab,
mit Di- oder Trimethylbenzanthracen; sagen wir Dimethylbenzanthracen (es ist ein kondensierter Ring-Kohlenwasserstoff,
der im Rauch aller Verbrennungen vorkommt), dass sich dann stets ein Mammakarzinom entwickelte.
Sie verfügten über die genetische Zusammensetzung dazu. Und das nächste Dia, dies ist das letzte Dia.
Schauen Sie sich den oberen Teil hier an.
Hier ist das Kontrollexperiment, N = 17, das heißt: 17 Tiere erhielten eine Injektion mit Dimethylbenzanthracen,
und acht Wochen später waren alle tot, nicht eins überlebte.
Prozent unbeeinflusst: 0, kein Tier war unbeeinflusst, jedes der Tiere verendete. Es ist eine höchst wirksame Titration.
Wissen Sie, es ist eine nur sehr schwer zu erstellende Titration, weil sie so zeitaufwendig ist.
Und natürlich ist es eine mit statistischer Gültigkeit schwer durchzuführende Titration,
weil hierzu viele Tiere erforderlich sind. Ich will damit sagen, dass 17 keine große Zahl ist.
Wenn wir über eine Million Tiere verfügten, wäre das besser, aber die haben wir nicht.
Ich meine, wir haben keinen Stall für eine Million Ratten. Also mussten wir es auf diesem Weg durchführen.
Nun ja, wenn wir... Wir haben hier 12 Tiere, die Dimethylbenzanthracen erhielten.
Wie Sie sehen, verendeten sie alle nach 8 Wochen. Diese 12 erhielten 10 Milligramm des Medikaments alle sieben Tage.
Und der Verlauf der Krankheit wurde zumindest verlangsamt. Schließlich erendeten jedoch alle Tiere.
Wenn wir allerdings 10 Milligramm alle 4 Tage geben, mit anderen Worten: eine höhere Konzentration des Medikaments,
ändert sich der Krankheitsverlauf weiter, und einige der Tiere überleben sogar.
Der Aussagekraft einen Tierexperiments dieser Art kann man sich nur schwer sicher sein.
Sie wissen, dass es schwierig genug ist - darf ich bitte wieder Licht haben, es gibt keine weiteren Dias -
dass es schwierig genug ist, ein Experiment mit Gewebekulturen zu deuten, mit ganzen Zellen.
Wir möchten die Experimente so weit wie möglich zum Enzym und Substrat vorantreiben.
Ich habe Ihnen also Experimente auf allen drei Ebenen gezeigt: die Hemmung auf der Ebene des Enzyms,
der Zelle und des Gesamtorganismus. Am ungewissesten sind die Arbeiten am Gesamtorganismus.
Mehr Vertrauen kann man in die Experimente mit den Gewebekulturen setzen.
Und den Experimenten auf der Ebene des Enzyms, der Enzymhemmung, lässt sich schließlich am meisten vertrauen.
Doch für dieses Experiment haben wir nur das eine Enzym, die reverse Transkriptase. Das einzige, das wir kennen.
Wir wissen, dass noch drei oder vier andere Enzyme an der Transformation beteiligt sind,
und wir versuchen zur Zeit herauszufinden, um welche es sich hierbei handelt, sie "herauszufischen"
und die Experimente an den isolierten Enzymen vorzunehmen. Und dann werden wir wissen, was geschieht.
Wir müssen außerdem herausfinden, wie die chemische Veränderung, die zur Bildung dieser Enzyme Anlass gibt,
im Einzelnen vor sich geht. Wir haben lediglich einen Hinweis darauf. Und dies ist der Punkt, an dem wir heute stehen.
Vielleicht, wenn einige von Ihnen Studierenden dort oben in drei Jahren...
Sie werden, fürchte ich, nicht hier sein, ich weiß nicht, wo sie sein werden, Sie werden irgendwo anders sein.
Doch wenn sich die Dinge nur um ein Zehntel so gut weiterentwickeln,
wenn ein Zehntel meiner heute geäußerten Vermutungen richtig sind, dann wird es Ihnen ein anderes Mal etwas zu erzählen geben.
Ich danke Ihnen vielmals für Ihre Aufmerksamkeit.