Nr. 24 / 14. September 2017

Studie an transplantierten Herzen gibt Risikogene für Herz-Kreislauf-Erkrankungen preis


Herzgenetik

Ein normales Herz pumpt mehr Blut (links), als ein dilatiertes (rechts). Illustration: Eleonora Adam, MDC

Ein internationales Forschungsteam analysierte die RNA von transplantierten Herzen in der bis dato größten Transkriptom-Studie. Dabei fand es eine Reihe von neuen Risikofaktoren für die dilatative Kardiomyopathie und andere Herzerkrankungen, die damit zukünftig besser erkannt werden könnten.

Von zahlreichen Genen sind Varianten bekannt, die besonders anfällig für Herz-Kreislauf-Krankheiten machen. Doch diese Informationen sind lückenhaft. Nicht nur die Gene selbst, sondern auch die Art und Weise, wie sie abgelesen werden, beeinflussen das Erkrankungsrisiko.  

Mitunter sind Bereiche auf der DNA verändert, die das Abschreiben der Erbinformation auf RNA-Moleküle steuern. Die Menge an RNA, ob und wie dieser temporäre Informationsträger nachträglich modifiziert wird, wirken sich auf die Entstehung von Krankheiten aus.  

Um diese Prozesse auf der RNA-Ebene zu untersuchen, fehlt der Forschung aber Untersuchungsmaterial. „Es ist außerordentlich schwierig, menschliches Herzgewebe für genetische Studien zu gewinnen“, sagt Prof. Norbert Hübner, einer der leitenden Wissenschaftler der Studie „Auch deshalb sind längst nicht alle Varianten von Risiko-Genen bekannt.“ 

Zusammen mit einem Team des Helmholtz Zentrums München sowie Forschenden aus den Niederlanden und Singapur legte der Gruppenleiter vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC), der Charité – Universitätsmedizin Berlin und dem Deutschen Zentrum für Herz-Kreislauf-Erkrankungen (DZHK) nun eine Arbeit in der Fachzeitschrift Genome Biology vor. Sie ist die bis dato größte genetische Studie, die die gesamten abgelesenen Erbinformationen (das Transkriptom) im Herzgewebe von Gesunden und Kranken vergleicht. 

Herztransplantationen ermöglichen größte genetische Studie 

Das Forschungsteam interessierte, welche Gene das Risiko für eine dilatative Kardiomyopathie (DCM) erhöhen. Die erbliche Herzmuskelschwäche kann zu Herzversagen und zu plötzlichem Tod führen.  

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sammelten Biopsien der linken Herzkammer von 97 Patienten mit DCM und 108 gesunden Spendern während Herztransplantationen. Sie analysierten das Transkriptom und identifizierten so 228 Gene, die bei DCM-Erkrankten und Gesunden unterschiedlich abgelesen wurden.  

Auch bestimmte RNA-Moleküle oder RNA-Modifikationen kamen unterschiedlich oft vor. Das Forschungsteam bestätigte, dass diese regulatorischen Unterschiede vor allem bei den bereits bekannten DCM-Risikogenen auftreten. Zusätzlich bestimmten sie jedoch auch sechzig neue Gene, die im Herzen aktiv und bislang noch nicht mit DCM in Verbindung gebracht wurden.  

Menschen mit erhöhtem Risiko frühzeitig erkennen 

Dr. Matthias Heinig, Erstautor und Gruppenleiter am Helmholtz Zentrum München, kommentiert: „Unsere Daten sind eine wertvolle Ressource für die gesamte Herz-Kreislauf-Forschung.“ Sie erleichterten die Bewertung von möglichen Risiko-Genen und würden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern neue Ansatzpunkte für die Entwicklung von Medikamenten und diagnostischen Tests bieten. „Ein solcher Test sollte Menschen mit erhöhtem Risiko frühzeitig erkennen“, sagt Heinig. „Dann könnten sie rechtzeitig behandelt werden oder ihren Lebensstil vorsorglich ändern.“  

„Für viele Herz-Kreislauf-Erkrankungen gibt es heute zwar bereits zahlreiche klinische Anhaltspunkte,“ fügt der Mediziner Hübner hinzu. „Wir hoffen aber, dass eine Transkriptom-Analyse diese Vorhersagen einmal verbessern kann.“  

Die Studie sei aus einem weiteren Grund ein großer Fortschritt, sagt Hübner: „Wir verstehen DCM nun besser. Unsere Studie hat Stellschrauben für die Entstehung der Krankheit entdeckt, die über die klassischen Gen-Mutationen hinausgehen.“

 

Matthias Heinig1,2, Michiel E. Adriaens3,4, Sebastian Schafer5,6, Hanneke W. M. van17, Nanette H. Bishopric18,19, Alfred L. George Jr.20,21, Cristobal dos Remedios22, Aida Moreno Moral23, Francesco Pesce7,8, Anja Bauerfeind10, Franz Rüschendorf10, Carola Rintisch10, Enrico Petretto23, Paul J. Barton7,8,9, Stuart A. Cook5,7,8,9, Yigal Pinto3, Connie R. Bezzina3, Norbert Hübner10,12,24: „Natural genetic variation of the cardiac transcriptome in non-diseased donors and patients with dilated cardiomyopathy.“ Genome Biology. doi:10.1186/s13059-017-1286-z (Open Access) 

1Institute of Computational Biology, Helmholtz Zentrum München, Germany; 2Department of Informatics, Technical University of Munich, Germany; 3Department of Clinical and Experimental Cardiology, University of Amsterdam, The Netherlands; 4Maastricht Centre for Systems Biology, Maastricht University, The Netherlands; 5National Heart Research Institute Singapore, National Heart Centre Singapore, Singapore; 6Division of Cardiovascular & Metabolic Disorders, Duke-National University of Singapore, Singapore; 7National Heart and Lung Institute, Imperial College, London, UK; 8NIHR Cardiovascular Medical Unit at Royal Brompton and Harefield Hospitals and Imperial College London; 9Medical Research Council (MRC) Clinical Sciences Centre, Faculty of Medicine, Imperial College, London; 10Cardiovascular and Metabolic Sciences, Max-Delbrück-Center for Molecular Medicine in the Helmholtz Association (MDC), Berlin, Germany; 11Institute for Cardiomyopathies Heidelberg & Department of Cardiology, Angiology and Pneumology, University Heidelberg, Germany; 12Deutsches Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung, Berlin ,Germany; 13Institute of Human Genetics, Genetic Epidemiology, University of Münster, Germany; 14Sorbonne Universités, INSERM UMRS, Team Genomics & Pathophysiology of Cardiovascular Diseases, Paris, France; 15ICAN Institute for Cardiometabolism and Nutrition, Paris, France; 16Université Versailles Saint Quentin, INSERM, Hôpital Ambroise Paré, Boulogne-Billancourt, France; 17Department of Pharmacology and Pharmacotherapy, Faculty of Medicine, University of Szeged, Hungary; 18Department of Medicine, University of Miami School of Medicine, Miami, USA; 19Department of Molecular and Cellular Pharmacology, University of Miami School of Medicine, Miami, USA; 20Division of Genetic Medicine, Department of Medicine, Vanderbilt University, Nashville, USA 21Department of Pharmacology, Northwestern University Feinberg School of Medicine, Chicago, USA; 22Sydney Heart Bank, Department of Anatomy, Bosch Institute, The University of Sydney, Sydney, Australia; 23Program in Cardiovascular and Metabolic Disorders, Center for Computational Biology, DUKE-NUS Singapore; 24Charité – Universitätsmedizin, Berlin, Germany.

 

Medienkontakt

Dr. Annette Tuffs

Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft
Leiterin der Abteilung Kommunikation

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