Speckröllchen verändern das Erbgut

Mehr als 10.000 Blutproben sollten zum Einsatz kommen als sich das Forscherteam  im April 2013 an die Arbeit machte. Die Kerngruppe von elf Wissenschaftlern wollte wissen, ob es Zusammenhänge zwischen dem Body Mass Index (BMI) und epigenetischen Veränderungen des Menschen gibt. Wenn sich das nachweisen ließe, könnte man vorhersagen, ob übergewichtige Menschen eine besondere Veranlagung für bestimmte Krankheitsrisiken haben – für Diabetes, Herzkreislauf- oder Stoffwechselerkrankungen beispielsweise; eine Frage, die weltweit schätzungsweise eineinhalb Milliarden übergewichtige Menschen betreffen könnte. Die Ergebnisse, die jetzt vorliegen, machen Hoffnung.

„Die rund 25.000 Gene des Menschen verändern sich im Laufe des Lebens kaum“, sagt Christian Gieger. „Ihre Umgebung hingegen schon. Das sogenannte Epigenom, also alles, was auf und rund um die Gene geschieht, kann durch unseren Lebensstil beeinflusst werden. Es wird also nicht die DNA verändert, sondern ihre Wirkweise.“ Gemeinsam mit Harald Grallert aus der Abteilung Molekulare Epidemiologie (AME) am Helmholtz Zentrum München hat er die Studie geleitet. Im Dezember 2016 wurde sie in Nature veröffentlicht. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler fanden in einem ersten Schritt mit rund 5.400 Proben 207 Genorte, die abhängig vom BMI epigenetisch verändert waren. Diese Kandidaten testeten sie dann an Blutproben von weiteren knapp 5.000 Probanden und konnten 187 davon bestätigen. „Die 187 Stellen sind replizierbar“, sagt Harald Grallert. „Wir gehen also davon aus, dass wir hier auf der richtigen Spur sind.“ Weitere Untersuchungen und Langzeitbeobachtungen wiesen klar darauf hin, dass ein Großteil der Veränderungen eine Folge des Übergewichts war und nicht dessen Ursache. Bislang wurde kaum untersucht, wie sich das Epigenom durch Übergewicht verändert. Durch die immer besser werdenden technologischen Möglichkeiten wurde das nun möglich. In der bisher weltweit größten Studie zu diesem Thema arbeitete das Team mit einer neuen Technologie, die den größten Teil des menschlichen Epigenoms abdeckt. Die Wissenschaftler untersuchten dabei die Methylierungsmuster, also das vorhanden oder abwesend sein von Methylgruppen an der DNA. Dabei fanden sie viele Veränderungen in Gen-Abschnitten, die den Stoffwechsel beeinflussen. „Signifikante Veränderungen fanden vor allem an Genen statt, die für den Fettstoffwechsel sowie für den Stofftransport zuständig sind“, sagt Harald Grallert. „Aber auch Gene, die für Entzündungen verantwortlich sind, waren betroffen“. Zudem konnte das Team epigenetische Marker identifizieren, anhand derer sich das Risiko für einen Typ-2-Diabetes vorhersagen lässt. „Dadurch kann man also rechtzeitig erkennen, ob man zu einer Risikogruppe gehört oder nicht“, sagt Grallert. „Im Gegensatz zu genetischen Vererbungen sind epigenetische Codierungen prinzipiell reversibel“, ergänzt Gieger. „Deshalb ergeben sich neben neuen Diagnosen- theoretisch auch neue Behandlungsmöglichkeiten für Diabetes oder andere epigenetisch vererbte Krankheiten.“ Allerdings sei man noch relativ weit von der Anwendung entfernt. „Wir arbeiten eng zusammen mit klinischen Partnern, um aus der Grundlagenforschung möglichst schnell in die Anwendung zu kommen.“ Das könne aber noch Jahre dauern. „Unsere Ergebnisse zeigen, welche Signalwege durch Fettleibigkeit beeinflusst werden“, sagt Christian Gieger. „Wir hoffen, dass daraus neue Strategien entstehen, wie man Typ-2-Diabetes und andere Folgen des Übergewichts vorhersagen und bestenfalls verhindern kann.“ Künftig wollen die Forscher auch im Rahmen ihrer translationalen Forschungsarbeiten im Deutschen Zentrum für Diabetesforschung untersuchen, wie sich die epigenetischen Veränderungen im Einzelnen auf die Aktivität der darunter liegenden Gene auswirkt. Unter Umständen wirken sich die epigenetischen Veränderungen auch auf nachkommende Generationen aus. In Zusammenarbeit mit der Technischen Universität München und dem Deutschen Zentrum für Diabetesforschung hat ein Team vom HMGU vor einem knappen Jahr eine Studie publiziert, nach der Mäuse durch Ernährung verursachte Fettleibigkeit und Diabetes epigenetisch an Nachkommen vererbt haben. Inwieweit das auf den Menschen zutrifft, muss jedoch erst noch untersucht werden.

Weitere Informationen:

„Übergewicht schlägt sich auch auf dem Erbgut nieder“

„Weltweit größte Genetik-Untersuchung zu Typ-2-Diabetes“

„Du bist, was deine Eltern gegessen haben!“

Bestimmen Gene unser Leben? - In unserer Rubrik "Mythen" spricht Emanuel Wyler vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin über Gene und Epigenetik.