Neue Erfolge bei der Entschlüsselung des Epigenoms

Epigenetische Mechanismen regulieren die Aktivität unserer Gene. Fehler, die dabei auftreten, können uns krank machen. Internationale Forschungsnetzwerke entschlüsseln die epigenetischen Muster der Zellen, um Erkrankungen besser behandeln zu können.

Welche Gene sind in welchen Zellen wann aktiv? Epigenetische Mechanismen spielen dabei eine wichtige Rolle.
Welche Gene sind in welchen Zellen wann aktiv? Epigenetische Mechanismen spielen dabei eine wichtige Rolle. © Projekttraeger DLR Gesundheitsforschung im Auftrag des BMBF

In den letzten Jahren erkannten Forscherinnen und Forscher, dass epigenetische Mechanismen mit einigen weitverbreiteten Krankheiten zusammenhängen, zum Beispiel Adipositas, entzündliche Erkrankungen der Gelenke und des Darms sowie Krebs. Solche Zusammenhänge erforscht das Deutsche Epigenom Programm (DEEP). Das Bundeministerium für Bildung und Forschung fördert dieses Forschungsnetzwerk von 2012 bis 2017 mit rund 20 Millionen Euro.

Effiziente, internationale Zusammenarbeit

Das DEEP leistet wichtige Beiträge zum International Human Epigenome Consortium (IHEC). Dieses veröffentlichte jüngst eine Sammlung aus 41 Artikeln, die die Funktion unseres Genoms und die Entstehung einiger Krankheiten erhellen. „Die wissenschaftliche Tiefe und medizinische Bedeutung der gemeinsamen Publikationen verdeutlichen die Effizienz einer international vernetzten Forschung. Wir DEEP’ler sind stolz zu einem solch bahnbrechenden Zeugnis der Forschungsentwicklung beizutragen“, sagt Jörn Walter von der Universität des Saarlandes. Er ist der Koordinator des DEEP-Konsortiums.

Prävention und Therapie von Krankheiten verbessern

Einer der DEEP-Beiträge zeigt, wie epigenetische Prozesse das Gedächtnis unseres Immunsystems prägen. Julia Polansky vom Deutschen Rheuma-Forschungszentrum leitet die Arbeiten. „Wir erforschen die Epigenetik langlebiger T-Gedächtniszellen. Sie spielen eine zentrale Rolle bei der Abwehr von Krankheitserregern. Doch wenn die Selbstkontrolle des Immunsystems versagt, wenden sich diese Zellen plötzlich gegen den eigenen Körper“, so Polansky. „Mit Hilfe unserer Ergebnisse können wir zukünftig epigenetische Veränderungen bei chronisch-entzündlichen Autoimmunerkrankungen aufspüren.“

Das Ziel von DEEP und IHEC ist es, die epigenomischen Muster verschiedener Zelltypen exakt zu kartieren und Unterschiede in der epigenetischen Programmierung gesunder und kranker Zellen aufzudecken. Diese Erkenntnisse sollen helfen, künftig Krankheiten erfolgreicher zu behandeln und ihnen effektiver vorzubeugen.

Was ist das Epigenom?

Alle Zellen des menschlichen Körpers besitzen die gleiche genetische Information. Doch sie entwickeln sich zu mehr als 250 verschiedenen, spezialisierten Zelltypen. Diese Vielfalt beruht auf Mechanismen, die in den verschiedenen Zelltypen bestimmte Gene ausprägen und andere deaktivieren. Dabei werden Gene und die sie einhüllenden Proteine chemisch modifiziert, die genetische Information wird jedoch nicht verändert. Auch die Art der dreidimensionalen Faltung unserer Erbsubstanz trägt dazu bei, die Ausprägung von Genen zu steuern.


All diese Modifizierungen bilden zusammen das Epigenom („epi“, griechisch = darüber). Es ist eine Art zweiter Code, der über unserer Erbinformation, dem Genom, liegt. Dieser Code kann den Genen eine Art „Gedächtnis“ verleihen, das ihre Aktivität langfristig beeinflusst und sogar vererbt werden kann. Vor allem äußere Einflüsse – Ernährung, Stress und Umweltgifte – prägen die epigenetische Programmierung unserer Zellen.