hr Brief

Hessischer Rundfunk
hr2-kultur
Redaktion:
Dr. Regina Oehler
Wissenswert
Wilder Wandel im Genom
(3) Umsteuern – neue Ideen für die Medizin
von
Malte Jessl
Mittwoch, 16. Dezember 2009, 08.30 Uhr, hr2-kultur
Sprecherin:
Zitator:
09-158
COPYRIGHT:
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Sprecherin: Die einen hoffen auf die Erfolge der Gentherapie, die anderen
fürchten sich vor den Möglichkeiten der Gentests. Fest aber
steht: Die Genetik ist aus der Medizin nicht mehr
wegzudenken. Bei Krankheiten wie Krebs und Diabetes
spielen auch die Gene eine tragende Rolle. Mediziner können
sich heute nicht mehr darauf beschränken, nur Herztöne
abzuhorchen und Gewebe zu durchleuchten – sie müssen
auch die Gene unter die Lupe nehmen.
O-Ton Joachim Klose: Der Mensch besitzt ungefähr so 20.000 Gene. Und in
jeder Zelle kommen dann so 7 oder 8000 Gene vor. Also eine ungeheure
Menge. Und diese Gene bilden eine lange Kette. Also, wenn man die
ausziehen würde, dann wäre das 2 Meter lang. Aber natürlich, in der Zelle,
die ja winzig klein ist, ist das enorm aufgeknäult, und da liegen jetzt die
Gene drauf. Diese lange Kette, kann man vielleicht mal sagen, wird als
DNA bezeichnet, Desoxyribonukleinsäure, das ist diese lange Kette von
Genen. (MJE Klose 11, 00:22)
Sprecherin: … sagt der Genetiker Joachim Klose von der
Universitätsklinik Charité in Berlin. Aber er hat nicht nur die
DNA im Visier. Denn gerade in den letzten Jahren befindet
sich die Genetik in einem rasanten Wandel. Immer klarer
wird: Der genetische Code ist nicht alles. Es gibt noch
zusätzliche Informationen im Zellkern, die nicht in der DNA
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verschlüsselt sind. Eine ganzer Wissenschaftszweig ist
daraus entstanden: die Epigenetik.
O-Ton Joachim Klose: Also, die Gene, diese kleinen DNA-Moleküle, die
würden völlig stumm und nutzlos da in der Zelle herumliegen, wenn jetzt
nicht irgendetwas oben drauf käme, was diese Gene aktiviert und letztlich
einen Stoffwechselprozess in Gang setzt, der dann eben zu den äußerem
Merkmalen führt, wie Haarfarbe, Begabung und so weiter. Alles, was jetzt
sozusagen auf die Genetik oben drauf kommt, das könnte man als
Epigenetik bezeichnen. (MJE Klose 6, 00:31)
Zitator:
Die Gene auf der DNA sind in einem Code aus vier
Buchstaben verschlüsselt: A, T, C und G, das steht für die
chemischen Bausteine Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin.
Über diesem Code aber liegt noch ein zweiter Code, der
epigenetische Code.
O-Ton Joachim Klose: Was kommt jetzt oben drauf, damit diese DNA aktiv
wird? Das eine ist, was man Methylierung nennt. Methylierung ist eine
kleine chemische Gruppe, ich nenne es jetzt einfach mal Methylgruppe,
die, wenn die sich auf die Gene draufsetzt, dann können die Gene nichts
machen, dann sind die stumm. Wenn diese Methylierung aber weg geht,
dann werden sie aktiv. (MJE Klose 7b, 00:24)
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Zitator:
Außerdem steckt die DNA noch in einer Eiweißverpackung,
dem Chromatin. Auch diese Verpackung kann Gene
blockieren und wieder frei geben. Über diese Wege kann die
Zelle Gene ausschalten und wieder anschalten. Es sind die
Hebel, mit denen die Zelle ihr eigenes Erbgut steuert.
Sprecherin: Epigenetik hilft Wissenschaftlern, das chemische Räderwerk
in der Zelle zu verstehen. Aber auch Mediziner interessieren
sich mehr und mehr für die Verpackung der DNA und
angehängte Methylmoleküle. Denn erst mit Hilfe der
Epigenetik konnte die Entstehung einiger rätselhafter
Erbkrankheiten aufgeklärt werden. Da gibt es zum Beispiel
die Chorea huntington, den Veitstanz. Eine spezielle Form
dieser Krankheit wird prinzipiell nur vom Vater vererbt. Gibt
die Mutter das Gen für diese Krankheit weiter, bleibt das
Kind gesund. Ein und dasselbe Gen löst einmal die Krankheit
aus – und einmal nicht.
O-Ton Joachim Klose: Und das ist eine merkwürdige Beobachtung, weil
man ja weiß, von Mendel, dass wir immer alle Gene vom Vater bekommen
und alle Gene von der Mutter. Gut, die Gene unterscheiden sich ein
bisschen, sonst wären wir ja alle Zwillinge, aber trotzdem bekommen wir
alle Gene vom Vater und von der Mutter, und das Kind hat immer Halbe-
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Halbe. Und warum soll jetzt etwas vererbt werden, was nur vom Vater
kommt, oder etwas, was nur von der Mutter kommt?
Sprecherin: Und hier kommt die Epigenetik ins Spiel. Denn es gibt Gene,
die normalerweise in den Spermienzellen des Vaters
abgeschaltet sind, andere sind in den weiblichen Eizellen
ausgeknipst. Genetiker sprechen dann von „Imprinting“.
Schon in den Keimzellen wird bestimmten Genen ein
Stempel aufgedrückt, der bestimmt, ob sie aktiv sind oder
nicht. Läuft beim Imprinting etwas schief, können
Krankheiten die Folge sein. Auch Erbkrankheiten stecken
also nicht unbedingt in den Genen. Ob sie ausbrechen oder
nicht, darüber entscheidet auch die Epigenetik. Mediziner
können erst mit Hilfe der Epigenetik besser verstehen, wie
viele Krankheiten eigentlich entstehen können.
Und das gilt auch für Krebskrankheiten. Denn epigenetische
Schalter sorgen auch dafür, dass die Vermehrung von Zellen
bei erwachsenen Menschen heruntergefahren wird.
Normalerweise.
O-Ton Joachim Klose: Und jetzt kann es passieren, dass dieser
Abschaltprozess, diese epigenetische Regulierung durch
Umweltverhältnisse und vielleicht auch durch Genmutation, dass der
plötzlich gestört ist, und dann werden diese Gene wieder angeschaltet, die
jetzt gar nicht mehr angeschaltet sein sollen, nämlich die, die für
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Wachstum sorgen. Und wenn bei einem adulten Menschen plötzlich in der
Leber Gene aktiv werden, die das Wachstum der Leberzellen fördern, dann
hat man eben genau das, was man heute unter Krebs oder Tumoren
versteht. (MJE Klose 9, 00:33)
Sprecherin: Die epigenetische Markierung hält das Wachstum der Zellen
im Zaum. Wird dieser Schalter umgelegt, vermehren sich
Zellen unkontrolliert weiter. Das ist eine von vielen Arten,
wie Krebs entstehen kann.
Dieses Wissen hilft schon heute in der Medizin. Zum Beispiel
bei der Krebsdiagnostik. :Der Molekulargenetiker Achim
Plum von der Berliner Firma Epigenomics AG:
O-Ton Achim Plum: Jede Zelle hat ihren individuellen Methylierungs-
Fingerabdruck, eine Leberzelle hat also einen anderen als eine
Gehirnzelle, und bei Krankheiten ist eben dieser Fingerabdruck auch
verändert. Dieses Prinzip machen wir uns diagnostisch zu nutze. Das
heißt, wir können mit unseren Technologien die Methylgruppen über das
gesamte Genom zwischen einer Krebszelle und einer normalen Zelle
vergleichen und dabei unterschiede identifizieren, die ganz
charakteristisch für eine Tumorzelle sind. (MJE Plum 1, 00:26)
Zitator:
In jeder Zelle sind andere Gene bei der Arbeit – je nachdem,
welche Aufgabe diese Zelle im Körper übernimmt. Die Gene,
die nicht aktiv sind, sind mit Methylgruppen blockiert.
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Sprecherin: In Krebszellen sind ganz bestimmte Gene stumm geschaltet
– und das ist auch am epigenetischen Fingerabdruck zu
erkennen.
O-Ton Achim Plum: Ich stelle mir das immer so vor, vereinfacht, so ein
Tumor ist ja kein geordnetes Gebilde, sondern da geht vieles schief, das ist
in relativ chaotisches System, und dabei gehen auch Zellen kaputt. Sie
gehen in den Zelltod. Und dabei wird der Inhalt der Zellen in den Blutstrom
entlassen, eben auch DNA. Das sind kleine Schnipsel, die da rumfliegen.
Das an sich ist also ein hervorragender Indikator für die Anwesenheit eines
Tumors, man findet Tumor-DNA im Blut, also muss da irgendwo ein
Tumor sein. (MJE Plump 2b, 00:23)
Sprecherin: Ein Arzt kann jetzt die Schnipsel der Tumor-DNA aus dem
Blutstrom fischen – er erkennt sie an ihrem epigenetischen
Fingerabdruck. Winzige Mengen an DNA können Mediziner
so noch aufspüren, selbst das Erbgut von nicht mehr als drei
Tumorzellen ist in einer Blutprobe noch zu erkennen. Der
Vorteil an dieser Technik ist: Der Arzt kann den Tumor schon
in einem sehr frühen Stadium entdecken. In einem Stadium,
in dem zum Beispiel Darmkrebs noch gut zu heilen ist. Die
Methode funktioniert nicht nur bei Krebs, auch andere
Krankheiten verraten sich durch ihren epigenetischen
Fingerabdruck.
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O-Ton Achim Plum: Wir wissen, dass die Methylierung sich durchaus auch
verändert bei anderen Krankheiten wie Diabetes, eigentlich kann man es
auf die simple Formel bringen: Immer dann, wenn sich das
Genaktivitätsmuster einer Zelle ändert, wird man auch
Methylierungsmusterveränderungen finden. (MJE Plum 3, 00:18)
Sprecherin: Dieses Wissen können sich Ärzte jetzt auf zweierlei Arten zu
Nutze machen. Der epigenetische Fingerabdruck ist ein
wichtiges Hilfsmittel in der Diagnostik – und eines Tages
vielleicht auch in der Therapie. Denn der epigenetische
Fingerabdruck kann sich durch Umwelteinflüsse ändern und
ist damit auch ein Angriffspunkt für Medikamente.
O-Ton Joachim Klose: Ich glaube, dass diese epigenetischen
Regulierungen, die in den Griff zu kriegen, und die zu stoppen, wenn eben
auch nachteilige Umwelteinflüsse sich auf die nächste Generation
vererben, dass das ein ganz wichtiger Zweig in der Medizin werden wird in
Zukunft, wenn man diese Regulationsmechanismen viel besser verstehen
wird.
Sprecherin: … sagt Joachim Klose. In Zukunft können Mediziner
vielleicht die epigenetischen Schalter gezielt betätigen und
so unser Erbgut umsteuern. Ein kleiner Schritt in diese
Richtung ist bereits gelungen: Bereits heute gibt es
Wirkstoffe, die verhindern, dass epigenetische Markierungen
bei einer Zellteilung weitergegeben werden.
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Zitator:
Wenn sich eine Zelle teilt, verdoppelt sich zunächst der DNAStrang im Zellkern. Stück für Stück wird nach Vorbild der
alten DNA ein neuer Strang zusammengebaut. Dieser neue
Strang ist für kurze Zeit erst einmal völlig nackt – ohne
angehängte Methylgruppen.
O-Ton Achim Plum: Und dann gibt es eben ein Enzym, dass die DNA
entlang wandert, immer da, wo auf dem einen Strang, der von der
Mutterzelle kommt eine Methylgruppe ist, wird auf dem anderen Strang
auch eine Methylgruppe angehängt, so dass das Methylmuster wirklich
vererbt wird. Und diese Enzyme kann man hemmen, das führt dann dazu,
dass mit jeder Zellteilung die Methylierung ausverdünnt wird, und
irgendwann ganz verschwindet. Und das macht man sich tatsächlich bei
einigen Krebsmedikamenten mittlerweile zu Nutze, die auch schon auf
dem Markt sind, und die vor allem bei Blutkrebserkrankungen Einsatz
finden. Der Nachteil dieser Methode ist, dass tatsächlich die gesamte
Methylierung der Zellen herausverdünnt wird, es ist also sozusagen die
Vorschlaghammermethode, es ist kein gezielter Eingriff an einem Gen.
(MJE Plum 4, 00:41)
Sprecherin: Diese Medikamente räumen einfach alle epigenetischen
Markierungen ab – ohne wenn und aber. Inzwischen arbeiten
Wissenschaftler aber schon an Medikamenten, die
feinfühliger vorgehen. Das Ziel ist es, an den Schaltern ganz
bestimmter Gene zu drehen. Zum Beispiel an den Genen, die
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für die Zellteilung verantwortlich sind und damit über das
Wachsen oder Nicht-Wachsen eines Tumors entscheiden.
Aber bis es so weit ist, müssen die Forscher noch einige
Hürden nehmen. Denn im Moment versteht man noch nicht
einmal, was genau passiert, wenn eine Zelle ein Gen stumm
schaltet.
O-Ton Joachim Plum: Die zweite Frage ist dann: Wie kann man das
rückgängig machen, und zwar an einem Gen. Da gibt es erste Ansätze zu,
wie man Methylierung erzeugen kann an einem bestimmten Locus. Aber
so richtig gut verstanden ist es noch nicht, da muss noch mehr Arbeit
reinfließen, und man muss natürlich dann auch Wege finden, das zu
beeinflussen, die auch therapeutisch umsetzbar sind.
(MJE Plum 5, 00:20)
Sprecherin: Mittlerweile drängen immer mehr Firmen auf den Markt, die
Epigenetik medizinisch nutzen wollen. Nicht nur in
Deutschland, vor allem auch in den USA. Was hält die
Zukunft der epigenetischen Medizin bereit? In erster Linie
wird sich etwas in der Krebsdiagnostik bewegen.
O-Ton Achim Plum: Ich denke, dass vor allem die Diagnostik noch mehr
Entwicklungen sehen wird, das Schöne bei diesem Prinzip ist, dass man es
relativ leicht dann auf andere Tumorerkrankungen dann übertragen kann,
Tumordiagnostik ist nach wie vor eine große Hürde, auch in einer
effizienten Therapie, je früher man einen Tumor findet, desto besser kann
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man ihn therapieren, Darmkrebs ist in lokalisierten Stadien zu 90 Prozent
heilbar, in späten Stadien dann nur noch zu zehn Prozent, das heißt, da ist
ein enormer Hebel, und man kann sozusagen durch bessere
Krebsdiagnostik wahrscheinlich mehr Menschenleben retten als durch
jede Krebstherapie. (MJE Plum 6, 00:32)