Eine neue „ERA“ der erhöhten Lebensqualität und guten Gesundheit einläuten

Die Verbesserung der menschlichen Gesundheit hat erheblich zur Entschlüsselung des menschlichen Genoms beigetragen. Wenn physikalische Vorgänge wie beispielsweise das Fortschreiten von Erkrankungen oder die Auswirkungen von Alterungsprozessen allerdings besser verstanden werden sollen, sind weitere Erkenntnisse über die Organisation und Expression von Genen sowie deren Sequenzen erforderlich. Probleme bei diesem Regulierungsmechanismus, der als „Epigenom“ bezeichnet wird, spielen bei gängigen Erkrankungen wie Diabetes und Krebs eine Rolle. Das menschliche Epigenom wird ebenfalls mit altersbedingten gesundheitlichen Verschlechterungen in Verbindung gebracht. Mit einem weltweit immer größer werdenden älteren Bevölkerungsanteil stellt dies eine Herausforderung dar, die zunehmend an Bedeutung gewinnt.

Es gibt allerdings fundierte Beweise dafür, dass sich epigenomische Veränderungen umkehren lassen. Um zu untersuchen, wie dies möglich sein könnte, ist es erforderlich, in Kombination mit Maßnahmen, die darauf abzielen, festzustellen, inwiefern epigenetische Profile auf individueller und Bevölkerungsebene von Umweltfaktoren beeinflusst sind, für alle relevanten menschlichen Zelltypen Referenzkarten und eine genaue Modellierung zu erstellen.

Diätetische Einschränkungen für Schutz und Reprogrammierung

Eine vor Kurzem in der Fachzeitschrift „Genome Biology“ veröffentlichte Studie ist darauf ausgerichtet gewesen, einen dieser Umweltfaktoren, die Ernährung, zu verstehen. Bei Alterungsprozessen kann eine reduzierte Nahrungsaufnahme bei mehreren Arten, einschließlich von Nagern und Rhesusaffen, bekanntlich die Gesundheit verbessern und Lebensdauer steigern. Es gibt Hinweise darauf, dass diätetische Einschränkungen (Dietary Restriction, DR) ebenfalls die metabolische und kardiovaskuläre Gesundheit beim Menschen verbessern können. Wie genau sich die Abläufe hierbei gestalten, ist jedoch nur unzureichend bekannt.

Im Zuge der Studie, die auf der Arbeit des EU-finanzierten Projekts ERA aufbaute (und von den ebenfalls EU-finanzierten Projekten BLUEPRINT und EPIGENESYS flankiert wurde) wurde festgestellt, dass sich die Lebensdauer von Mäusen um 30 % steigern ließ, wenn die Ernährung im Vergleich zu der Kontrollgruppe auf 40 % reduziert wird. Um eine Erklärung hierfür zu finden, verfolgten die Forscher die Auswirkungen von diätetischen Einschränkungen über das gesamte Genom. Es wurde entdeckt, dass altersbedingte Veränderungen bei der DNA-Methylierung (ein von Zellen zur Regulierung der Genexpression verwendeter Mechanismus) im gesamten Genom durch diätetische Einschränkungen substanziell vermieden wurden. Diätetische Einschränkungen wirkten sich zudem auf die Reprogrammierung von Fettstoffwechselgenen aus, was zu einem Schutz gegenüber verstärkten altersbedingten Fettansammlungen in der Leber und gegenüber der Entwicklung einer hepatischen Insulinresistenz führte, die symptomatisch für einen Typ-2-Diabetes ist.

Laut einem Zitat von Professor Wolf Reik, Leiter des Epigenetik-Programms am Babraham Institute, (Teil des EPIGENESYS-Projektkonsortiums), hat diese Arbeit „unser Verständnis von der epigenetischen Regulierung von Alterungsprozessen und diätetischen Einschränkungen erheblich vorangebracht, da das Epigenom direkter mit Lipidveränderungen in Zusammenhang gestellt worden ist, die mit einem gesunden Älterwerden assoziiert sind. Zukünftige Arbeit könnte offenlegen, ob dietätische Einschränkungen eine langfristige epigenetische Erinnerung im Genom hinterlassen.“

Regenerative Medizin

Mit Ausblick auf die Zukunft wird in dem Paper darauf hingewiesen, dass neue Forschungsergebnisse die sich anhäufenden Beweise für „bestimmte Komponenten von nährstofferkennenden Wegen“ stützen, welche sich für Medikamente zur Prävention altersbedingter Erkrankungen als hilfreiche pharmazeutische Wirkstoffziele erweisen könnten.

Eine Zukunft, in der sich die Auswirkungen diätetischer Einschränkungen zur Reduzierung altersbedingter Krankheiten chemisch nachbilden lassen, macht ein besseres Verständnis der Bedeutung von Epigenomen und weitere Erkenntnisse zu den darunter liegenden biologischen Prozessen erforderlich. Das International Human Epigenome Consortium (IHEC) wurde gegründet, um Maßnahmen zum Erreichen ebendieser Ziele zu koordinieren.

Das vor Kurzem abgeschlossene EU-finanzierte Projekt BLUEPRINT leistete einen Beitrag zu diesen Maßnahmen, da über das Projekt für Untersuchungen (mit Fokus auf Blutzellenerkrankungen) und für die Schaffung neuer Ziele in Bezug auf Stoffverbindungen und in Bezug auf die Entwicklung intelligenter Technologien für bessere Diagnosetests etwa 100 Referenz-Epigenome erstellt werden sollten. Gleichermaßen leistete EPIGENESYS über die Bereitstellung einer quantitativen Darstellung epigenetischer Mechanismen einen Beitrag für eine bessere prädiktive Modellierung.

Weitere Informationen:
ERA-Webseite auf CORDIS
BLUEPRINT-Projektwebseite
EPIGENESYS-Projektwebseite