Wie anfällig sind wir für bestimmte Krankheiten und wie schwer werden sie sein? Die Antwort auf diese Frage hängt grundsätzlich von unserem individuellen chemischen Fingerabdruck ab. Es besteht aus zahlreichen kleinen Molekülen in unserem Blut, darunter Fette, Zucker und Proteine. Eine Studie hat nun zahlreiche Regionen des Erbguts entdeckt, die unseren chemischen Fingerabdruck prägen und damit beeinflussen, wie unser Körper mit äußeren Einflüssen umgeht. Die Ergebnisse ermöglichen ein genaueres Verständnis der Krankheitsentstehung und erlauben möglicherweise Vorhersagen darüber, welche Menschen von bestimmten Medikamenten gut oder weniger gut betroffen sind.
Unser Stoffwechsel wird von zahlreichen inneren und äußeren Faktoren beeinflusst: Wie ernähren wir uns, welche Krankheiten haben wir, welche Medikamente nehmen wir ein und wie viel bewegen wir uns? All dies trägt dazu bei, wie hoch unser Blutzucker- und Fettspiegel ist und welche Proteine in unserem Blut sind, um beispielsweise Krankheiten zu bekämpfen oder Hormonsignale weiterzuleiten. Auch unsere genetische Ausstattung spielt eine Rolle. Wie genau es unseren Stoffwechsel beeinflusst, ist bisher kaum erforscht.
Große Bevölkerungsstudie
Ein Team um Praveen Surendran von der University of Cambridge in Großbritannien hat nun untersucht, welche Bereiche des Genoms an der Gestaltung unseres individuellen chemischen Fingerabdrucks beteiligt sind. Dazu werteten die Forscher Blutproben von knapp 20.000 Menschen aus zwei großen Bevölkerungsstudien aus. Sie bestimmten die Werte von Zucker, Fett, Hormonen und anderen Proteinen im Blut und setzten diese Ergebnisse mit Variationen im Genom der Testpersonen in Verbindung.
„Mit unserer Studie gehen wir der genetischen Steuerung unseres Stoffwechsels über viele hundert kleine Stoffwechselprodukte endlich auf den Grund“, sagt Co-Autorin Claudia Langenberg von der Charité-Universitätsmedizin Berlin. „Dadurch verstehen wir jetzt, welche Auswirkungen diese genetischen Unterschiede auf die Entstehung verschiedenster Krankheiten haben und warum.“ Insgesamt bezogen die Forscher mehr als 900 Stoffwechselprodukte in ihre Analyse ein und entdeckten 330 Regionen des Genoms, in denen seltene oder häufige Varianten die Einflussstärke dieser Stoffwechselprodukte im Blut beeinflussen. „Diese metabolischen ‚Hot Spots‘ im Genom haben uns geholfen, besser zu verstehen, welche Gene tatsächlich für die veränderten Mengen der Moleküle im Blut relevant sind“, sagt Langenberg.
Gene, Stoffwechsel und Krankheiten
Die Forscher identifizierten zahlreiche Beispiele dafür, wie Veränderungen im Stoffwechsel das Risiko und den Verlauf bestimmter Krankheiten beeinflussen. Steigt beispielsweise die Blutkonzentration der Aminosäure Homoarginin, steigt das Risiko eines chronischen Nierenversagens. Homoarginin wird derzeit als Mittel zur Vorbeugung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen getestet. „Unser Ergebnis unterstreicht die Notwendigkeit, die Nierenfunktion genau zu überwachen, wenn Homoarginin verabreicht wird“, sagten Surendran und sein Team.
Die Ergebnisse zeigen auch, dass der Stoffwechsel nicht nur zur Erhaltung der Gesundheit beiträgt oder Krankheiten verursacht, sondern auch maßgeblich bestimmt, wie wirksam oder teilweise schädlich Medikamente sind. Beispielsweise fand das Forschungsteam bei etwa einem Fünftel der Probanden genetische Veränderungen in der Nähe eines Gens, das für den Abbau bestimmter Krebsmedikamente wichtig ist. Bei Patienten mit einer entsprechenden Variation in der Nähe dieses Gens wird der Giftstoff langsamer abgebaut, sodass er sich im Blut anreichern und schwerwiegende Nebenwirkungen verursachen kann. „Variationen in der Nähe von Genen, auf die auch Medikamente abzielen, können uns Hinweise auf mögliche unerwünschte Nebenwirkungen geben“, erklärt Langenberg. Aus Sicht der Autoren könnte der Ansatz, potenzielle Nebenwirkungen anhand genomischer Daten frühzeitig zu erkennen, einen schnellen und kostengünstigen Weg darstellen, Prioritäten zu setzen und Fehler in zukünftigen randomisierten Studien zu vermeiden.
Studieren effizienter gestalten
Die Daten der aktuellen Studie stammen von Menschen europäischer Abstammung. Um mehr über die Zusammenhänge zwischen Genen, Stoffwechsel und Gesundheit zu erfahren, wollen die Forscher weitere Studien in anderen Bevölkerungsgruppen durchführen. „Wir brauchen größere Studien, die die genetische Vielfalt verschiedener Bevölkerungsgruppen besser abbilden, um die biologische und klinische Wirkung von genetischen Variationen zu verstehen, die sich zwischen bestimmten Bevölkerungsgruppen unterscheiden“, sagt Langenberg.
Quelle: Praveen Surendran (University of Cambridge, UK) et al., Nature Medicine, doi: 10.1038/s41591-022-02046-0;
© wissenschaft.de – Elena Bernard