Telomerase, ein Enzym, das an der DNA-Replikation beteiligt ist, spielt eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Krebs und scheint zu erklären, warum sich Krebszellen so aggressiv replizieren. Der Zusammenhang zwischen Telomerase und Krebs ist von Interesse, da er Informationen darüber liefert, wie Krebs persistiert, wenn die Zellen nicht mehr wachsen sollten, und auch einen Einblick in mögliche Behandlungen bietet. Durch gezielte Medikamente gegen diese Enzyme könnte ein Arzt das Wachstum von Krebszellen stoppen, indem er die Verbindung zwischen Telomerase und Krebs ausnutzt.
In normalen Zellen hat die DNA-Replikation ihren Preis. Die Enzyme, die die Chromosomen duplizieren, können nicht bis zu den Enden der DNA-Ketten verlaufen. Dies würde zu einem ständigen Abschneiden des genetischen Materials und einem anschließenden Abbau der DNA bei jeder Zellteilung führen. Abschnitte, die als Telomere bekannt sind, umgehen dieses Problem, indem sie eine Reihe von Wiederholungen an den Enden der Chromosomen bereitstellen. Das Schneiden einiger Wiederholungen beschädigt die kodierende DNA im Kern des Chromosoms nicht.
Mit jeder Zellteilung werden die Telomere kürzer, auch wenn Telomerase in der Zelle vorhanden ist, um während der Teilungen Wiederholungen hinzuzufügen, um die DNA so stabil wie möglich zu halten. Irgendwann können sich Zellen nicht mehr zuverlässig replizieren und eine Zelllinie stirbt aus. Die Anzahl der Teilungen, zu denen eine Zelle fähig ist, kann variieren, und im Körper können die Zellen zu jedem Zeitpunkt Telomere unterschiedlicher Länge aufweisen. Diese eingebaute Seneszenz ist nicht nur ein Rezept für das Altern. Es ermöglicht dem Körper auch, Zellen abzuschalten, wenn ihre DNA durch mehrere Replikationen beschädigt wird, da die Abschnitte zu kurz sind, um die DNA zuverlässig zu kopieren.
Krebsforscher stellten fest, dass Tumorzellen oft diese spezifischen Proteine enthielten. Dies zeigte einen klaren Zusammenhang zwischen Telomerase und Krebs und zeigte, dass Tumorzellen das Enzym nutzten, um sich effektiv unsterblich zu machen. Krebszellen haben normalerweise sehr kurze Telomere, aber die Verbindung zwischen Telomerase und Krebs stellt sicher, dass die Telomere lange genug bleiben, damit sich die Zelle weiter replizieren kann und ein Tumor wachsen kann.
Jack W. Szostak, Carol Greider und Elizabeth H. Blackburn, Gewinner des Nobelpreises 2009 für Medizin oder Physiologie, machten eine wichtige Entdeckung über Telomerase und Krebs. Sie fanden heraus, dass Krebszellen anfingen, Telomerase zu produzieren, nachdem sie bösartig wurden. Dies erklärt, warum ihre Telomere überhaupt ungewöhnlich kurz werden, da das Enzym zunächst nicht anwesend ist, um Wiederholungen während der Zellteilung hinzuzufügen. Sobald die Zellen außer Kontrolle geraten und die Replikationskontrollen verlieren, die normalerweise bösartige Zellen töten würden, verwenden sie Telomerase, um weiter zu wachsen.