Andreas Keller, Bioinformatiker an der Universität Saarbrücken und Director Biomarker Discovery Center
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Hoffnung auf eine neue Form der Früherkennung von Krebs nährt eine neue wissenschaftliche Studie. Gemeinsam mit Kollegen aus ganz Deutschland haben saarländische Wissenschaftler spezielle Moleküle im Blut untersucht, die neue Möglichkeiten für die Diagnose schwerer Krebserkrankungen wie zum Beispiel Lungen- und Prostatakrebs eröffnen.  Sie haben dazu bestimmte Signaturen identifiziert, die sich aus einer Kombination von Nukleinsäuren im Blut zusammensetzen. Auf dieser Grundlage könnten Mediziner in einigen Jahren etwa schwer zu entdeckende Tumore mit einfachen Bluttests bereits in frühen Stadien nachweisen. Bei Tumorerkrankungen ist eine frühe Diagnose besonders wichtig, da so die Chancen auf eine Heilung steigen.

In einem kooperativen Forschungsprojekt zwischen dem Heidelberger „Biomarker Discovery Center“ unter Federführung von Andreas Keller (Geburtsjahrgang 1982), der Humangenetik in Homburg, namentlich Petra Leidinger und Eckart Meese , der Heidelberger Firma febit und weiteren Wissenschaftlern wurden so genannte Biomarker untersucht, die Ärzten helfen sollen herauszufinden, ob ein Patient unter einer bestimmten Krankheit leidet. Dafür wurden spezielle Nukleinsäuren, die microRNAs, auf ihre Verwendbarkeit als Biomarker getestet. Die Forscher haben dabei keine einzelnen microRNAs untersucht, wie es bisher üblich war. Ihr neuer Ansatz lautete, gleich ganze Gruppen dieser Nukleinsäuren zu untersuchen, welche dann eine spezifische Signatur ergeben.

Werden solche für eine Krankheit spezifischen Signaturen bei einem Patienten festgestellt, könnten sie helfen, eine Diagnose bereits in einem frühen Stadium zu ermöglichen, und zwar mit einem einfachen Bluttest. Die untersuchten Krankheiten, beispielsweise Tumore der Lunge, der Prostata und des Magen-Darm-Traktes, waren alleine aufgrund der microRNA-Signaturen nicht nur im Vergleich zu gesunden Kontrollgruppen, sondern auch von anderen Krankheitsbildern diagnostisch gut voneinander zu unterscheiden. „Dies ist für Tumorerkrankungen besonders relevant, da mit einer frühen Diagnose eine größere Aussicht auf Heilung verbunden wird”, bewertet Petra Leidinger das Ergebnis der Forschungen. Eckart Meese sieht auch Vorteile in der deutlich einfacheren Untersuchung: „Mit diesen Arbeiten wurde ein Grundstein dafür gelegt, mit einem einzigen Bluttest eine Vielzahl von Erkrankungen durch microRNA-Expressionsmessungen mit hoher Zuverlässigkeit zu diagnostizieren“, so der Professor für Humangenetik an der Uni des Saarlandes.

Darüber hinaus bergen microRNA-Signaturen die Möglichkeit, als so genannte prognostische Marker zu dienen, um bei einzelnen Patienten die Wirkung von Medikamenten besser vorhersagen zu können. Damit würden microRNA-Signaturen  zur Entwicklung einer „personalisierten Medizin“ beitragen, deren Ziel es unter anderem ist, anhand individueller genetischer Merkmale eine optimale Therapie für den einzelnen Patienten zu erreichen. Dies sind aber sicherlich Perspektiven, deren Realisierung noch viel Zeit und auch finanziellen Aufwand erfordern wird.

Ötzi, der 5300 Jahre alte Mann aus dem Eis
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Der Europäischen Akamedie (EURAC) in Bozen (Südtirol) , der Universität Tübingen und Heidelberger Bioinformatikern ist es nun gelungen, das gesamte Erbgut der weltbekannten Gletschermumie “Ötzi” zu entschlüsseln und damit einen Meilenstein in der Erforschung der Gletschermumie zu setzen.Nun sind sind die Weichen gestellt, um weitere Rätsel rund um den Eismann in nächster Zukunft aufzulösen.

Der 5300 Jahre alte “Ötzi” wurde 1991 beim Tisenjoch in Südtirol nahe dem Hauslabjoch in den Ötztaler Alpen oberhalb des Niederjochferners in 3210 m Höhe gefunden und wurde durch das Institut für Gerichtsmedizin der Universität Innsbruck geborgen. Seit 1988 ist die Gletschermumie aus der Zeit um 3400 v. Chr., die übrigens nahezu unversehrt und vollständig erhalten ist,  im Archäologiemuseum von Südtirols Hauptstadt Bozen ausgestellt. Im kommenden Jahr feiert das Archäologiemuseum den 20. “Geburtstag” der Entdeckung des Mannes aus dem Eis. Zu diesem Anlass wollen die Forscher ihre Analyse der Daten und ihre daraus gezogenen Erkenntnisse vorstellen.

Um das komplette Ötzi-Erbgut zu erstellen, haben Experten der drei Institutionen ihre Kompetenzen eingebracht: Albert Zink, der Leiter des Instituts für Mumien und den Iceman an der Europäischen Akademie (EURAC), Carsten Pusch vom Institut für Humangenetik der Universität Tübingen und der Bioinformatiker Andreas Keller vom Biotechnologie-Unternehmen febit in Heidelberg.

Der Bioinformatiker Keller stellte den beiden Humanbiologen modernste Sequenzier-Technologien zur Verfügung, mit denen das Forscherteam die Millionen an Sequenzdaten des Ötzi-Genoms entschlüsselte und in kürzester Zeit das schaffte, was mit bisherigen Verfahren nur im Zeitraum von Jahrzehnten zu bewältigen war: Sie entnahmen dem Becken der Eismumie eine Knochenprobe und erstellten mithilfe der neuen Sequenzier-Technologie SOLiD eine DNA-Bibliothek, die den mit Abstand größten DNA-Datensatz enthält, der jemals Eismann erarbeitet wurde.

Die Arbeit am Eismann stellte sich für das Forscherteam zur gleichen Zeit als besondere Pionierarbeit heraus, da an Ötzi die neu entwickelte Technologie erstmals zum Zuge kam. „Wir haben es mit alter DNA zu tun, die obendrein noch stark fragmentiert ist. Nur aufgrund dieser modernsten Technologie mit ihrer geringen Fehlerrate ist es uns Wissenschaftlern gelungen, das komplette Genom von Ötzi in diesem kurzen Zeitraum zu entschlüsseln“, unterstreicht Zink, unter dessen Obhut die Eismumie liegt.

Der spannendste Teil der Arbeit wartet jedoch noch auf die Wissenschaftler: Die riesigen Datenmengen, die nun vorliegen, können nach ihrer bioinformatischen Aufarbeitung viele Fragen beantworten, wie: Gibt es heute noch lebende Nachfahren von Ötzi und wo leben sie? Welche genetischen Mutationen kann man zwischen früheren und heutigen Populationen festmachen? Welche Rückschlüsse kann man aus der Untersuchung von Ötzis Genmaterial und seinen Krankheitsveranlagungen auf heutige Erbkrankheiten oder andere heutige Erkrankungen wie Diabetes oder Krebs ziehen? Wie wirken sich diese Erkenntnisse auf die heutige Forschung in der genetischen Medizin aus?