Epigenetik: Experteninterview mit Dr. Stefan Dehmel

03. Sep 2015

Kürzlich hatte der Lungeninformationsdienst das Schwerpunktthema Epigenetik gesetzt. Lesen Sie anknüpfend daran ein Interview mit dem Experten Dr. Stefan Dehmel vom Helmholtz Zentrum München.

Dr. Dehmel

Dr. Stefan Dehmel, Quelle: Helmholtz Zentrum München (HMGU)

Herr Dehmel, inwieweit hat das relativ neue Forschungsfeld die Wissenschaft vorangebracht?

Die Epigenetik liefert unter anderem eine Erklärung dafür, warum zwar jede Zelle unseres Körpers die identische genetische Information in Form der Abfolge der Basen enthält, aber unterschiedliche Zelltypen je nach ihrer Funktion über verschiedene Genaktivitäten verfügen. Zum Beispiel werden von einer Nervenzelle andere Proteine gebildet als von einer Zelle des Immunsystems, obwohl beide über die gleiche genetische Grundausstattung verfügen. Es sind die Unterschiede in der epigenetischen Markierung, die zu einem großen Teil bewirken, dass sich aus einer befruchteten Eizelle mehrere Hundert verschiedene Zelltypen ausbilden können. Daraus ist aber auch erkennbar, dass Störungen der epigenetischen Prozesse, die während früher empfindlicher Entwicklungsstadien im Embryo auftreten, Einfluss auf die normale Funktion der Zellen im späteren Leben haben können.

Was genau ist eigentlich Epigenetik und wo findet sie statt?

Die Epigenetik befasst sich mit dynamischen Veränderungen unseres Erbguts, die nicht die Abfolge der Basen selbst betreffen. Vielmehr geht es bei der Epigenetik um chemische Markierungen an der DNA oder den mit der DNA verbundenen Eiweißen.

Ein anderer epigenetischer Mechanismus wird durch kleine, sogenannte nicht-kodierende, RNAs vermittelt. Diese sind oft selbst epigenetisch reguliert, können aber auch die Bildung von Molekülen beeinflussen, die epigenetische Markierungen setzen oder löschen.

Die Art und das Vorhandensein epigenetischer Markierungen hat wesentlichen Einfluss darauf, wie stark verpackt unsere DNA ist. Stärker verpackte Bereiche des Genoms sind weniger zugänglich für die molekulare Maschinerie, die den in den Genen hinterlegten Bauplan verwirklicht. Diese Bereiche sind sozusagen stillgelegt. Daher steuern epigenetische Markierungen, wie häufig ein Gen abgelesen wird. Somit wird abhängig von der Verpackungsdichte eine Art Feinjustierung der Genaktivität ermöglicht – daher auch der Name der Epigenetik als etwas, das der Genetik übergeordnet ist.

Die Epigenetik befasst sich darüber hinaus auch mit der Frage, ob Veränderungen im epigenetischen Markierungsmuster auch an folgende Generationen weitergegeben werden und unter Umständen zur Entwicklung von Krankheiten beitragen können. Man vermutet, dass durch die Epigenetik also nicht nur die Erbanlagen sondern auch Effekte des Lebenswandels zwischen den Generationen übertragen werden könnten.

Wie beeinflussen epigenetische Prozesse unsere Lunge? Haben Sie da Beispiele?

Für Asthma und COPD konnten bereits mehrere Gene identifiziert werden, deren epigenetischer Status bei Erkrankten verändert ist. Da die Mehrzahl der Studien bisher aber nur einen bestimmten Zeitpunkt untersucht hat, ist in den meisten Fällen noch unklar, ob diese Veränderungen tatsächlich als Ursache der Erkrankung angesehen werden können, oder eine Folge der Erkrankung sind.

Auch bei Lungenkrebs spielen epigenetische Faktoren eine Rolle. So konnte gezeigt werden, dass eine epigenetische Fehlsteuerung bei der Aktivität bestimmter microRNA-Gene dazu führt, dass Tumorzellen vom Immunsystem schlechter erkannt und weniger effektiv beseitigt werden.

Gibt es schon Konsequenzen, die man als Patientin oder Patient daraus ableiten kann?

Die Vorgänge des Setzens und Löschens epigenetischer Markierungen können durch Umweltfaktoren wie Rauchen, Ernährung, Antibiotika und Stress beeinflusst werden. Deshalb sind eine gesunde Lebensweise ohne Nikotinkonsum, richtige Ernährung und ausreichend Bewegung von großer Bedeutung, um krankhaften Veränderungen der epigenetischen Markierungsmuster vorzubeugen. Des Weiteren ist in diesem Zusammenhang wichtig zu erwähnen, dass Rauchen während der Schwangerschaft einer der größten Risikofaktoren ist, der zu einer Verschlechterung der Lungenfunktion und einem erhöhten Asthmarisiko im späteren Leben des sich entwickelnden Kindes führen kann.


Wie/wo werden Forschungsergebnisse aus der Epigenetik bereits in der Medizin genutzt?

Die medizinische Epigenetik steckt noch in den Kinderschuhen. Große Hoffnung wird darauf gesetzt, Unterschiede in den epigenetischen Markierungsmustern zur frühzeitigen Diagnose nutzen zu können. Das würde es erlauben die Behandlung besser auf die Bedürfnisse des einzelnen Patienten abzustimmen– ein weiterer Schritt hin zur individualisierten Medizin. Erste Studien laufen zur Verwendung von epigenetischen Mustern als Biomarker für Krebs, Herzkreislauferkrankungen, Diabetes aber auch bei psychosomatischen Erkrankungen. Im Bereich der Lungenerkrankungen gibt es erste Erkenntnisse über den Zusammenhang von Epigenetik und der Entstehung von z.B. Asthma, COPD und Lungenhochdruck.

Welche möglichen therapeutischen Perspektiven bietet die Epigenetikforschung?

Um die Erkenntnisse aus der epigenetischen Forschung nutzen zu können, ist ein tieferes Verständnis der zu Grunde liegenden Vorgänge notwendig. Aktuell bieten Moleküle wie DNMT- und HDAC-Inhibitoren (De novo Methyltransferasen und Histondeacetylasen, Anm. d. Red.), spannende Ansätze für die Entwicklung von Medikamenten. Sie sind in der Lage die epigenetische Maschinerie zu beeinflussen. Allerdings ist es wichtig, die genauen Wirkmechanismen zu kennen, da die Bestandteile dieser Maschinerie nie nur ein bestimmtes Gen ansteuern, sondern eine Vielzahl von Effekten haben können, und solche Medikamente daher starke Nebenwirkungen haben könnten.

 

Zur Person:
Dr. Stefan Dehmel arbeitet in der Abteilung "Strategie, Programme, Ressourcen" (SPR) des Helmholtz Zentrums München. Zuvor forschte er am Institut für Lungenbiologie / Comprehensive Pneumoloy Center, einem Zusammenschluss des Helmholtz Zentrums München mit dem Universitätsklinikum der Ludwig-Maximilians-Universität München und den Asklepios Fachkliniken München-Gauting. Dort war er unter anderem Autor mehrerer Fachartikel aus dem Bereich der Epigenetik und der Lungenforschung.

Weitere Informationen:
Basistext - Grundlagen der Epigenetik
Epigenetik - welche Rolle spielt die Umwelt
Wissen aus erster Hand - weitere Experteninterviews


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