Neue Diabetes-Gene entschlüsselt

Berlin -

Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes mellitus sind ein weltweites Problem, aber die zugrundeliegenden genetischen Faktoren und ihre Relevanz bei der Pathogenese sind noch unvollständig verstanden. Bislang sind viele Gene unbekannt. Wissenschaftler des Helmholtz Zentrums München (HZM) sowie des Deutschen Zentrums für Diabetesforschung (DZD) haben nun 51 Stoffwechsel-Gene entdeckt, von denen 23 eine Rolle bei der Entstehung der Krankheit spielen könnten.

Die im Fachjournal „Nature Communications“ erschienene Studie macht Hoffnung, die Ursachen und Entstehungsmuster der Krankheit besser zu verstehen und somit therapeutisch sowie präventiv eingreifen zu können. Denn nicht nur Lebensstil- und Umweltfaktoren spielen bei der Entstehung der Krankheit eine Rolle, sondern auch das Erbgut, das die Baupläne liefert. Neu identifizierte Diabetes-Gene könnten beispielsweise als Biomarker für eine individuelle Risikovorhersage oder zur Diagnostik eingesetzt werden.

Die Forscher um Professor Dr. Martin Hrabě de Angelis der German Mouse Clinic (GMC) am Institut für Experimentelle Genetik (IEG) des HZM haben im Rahmen des Internationalen Mouse Phenotyping Consortiums (IMPC) Stoffwechselfunktionen von Mausmodellen untersucht, denen jeweils ein genau ausgewähltes Gen fehlte. Mit dieser Methode versuchten die Forscher herauszufinden, ob das fehlende Gen an wichtigen Stoffwechselprozessen beteiligt ist. Die Phänotypisierung wurde mittels 14 obligatorischen und mehreren zusätzlichen optionalen Tests durchgeführt.

Für die Studie wählten die Wissenschaftler sieben metabolische Parameter mit diagnostischer Relevanz für die humane klinische Forschung. Dazu gehören der basische Nüchternblutzuckerspiegel vor dem Glukosetoleranztest, die Fläche unter dem Blutglukosespiegel nach intraperitonealer Glukoseverabreichung im Verhältnis zum basalen Blutzuckerspiegel, die Plasmatriglyceridspiegel, die Körpermasse, die Stoffwechselrate, die Sauerstoffverbrauchsrate und das Atmungsaustauschverhältnis. Männliche und weibliche Stämme wurden getrennt analysiert, da bei krankheitsbezogenen Phänotypen der Geschlechtsdimorphismus weit verbreitet ist.

„Unsere Auswertung dieser Phänotypisierungsdaten hat insgesamt 974 Gene identifiziert, deren Verlust Auswirkungen auf den Zucker- und Fettstoffwechsel zeigt“, so Hrabě de Angelis, Lehrstuhlinhaber für Experimentelle Genetik an der Technischen Universität München (TUM) und Studienleiter. „Für mehr als ein Drittel der Gene war zuvor keine Verbindung zum Stoffwechsel bekannt.“ Spannend sei zudem, dass je nach Geschlecht unterschiedliche Gene betroffen sein könnten.

Die Forscher berichten, dass die Funktionen von 51 der gefundenen Stoffwechsel-Gene bisher unbekannt waren. Zusätzlich konnten sie zeigen, dass 23 Gene offenbar eine Rolle bei Diabeteserkrankungen beim Menschen spielen. Eines dieser Gene ist C4orf22, das an der Wirkung von Insulin beteiligt zu sein scheint. Für die 51 neuen Gene muss dieser Effekt noch belegt werden. „Sie sind neue Kandidatengene, und die neuen Ergebnisse sind möglicherweise hilfreich bei der Untersuchung der Ursache eines gestörten Zuckerstoffwechsels und Diabetes“, erklärt Erstautor Dr. Jan Rozman.

Koautor Dr. Thomas Werner zufolge zeigen die Gene strukturelle Ähnlichkeiten, da viele gemeinsame regulatorische Elemente aufweisen. Daher nehmen die Wissenschaftler an, dass es sich bei diesen Genen um ein Netzwerk handelt. Sie wollen mehr zu den neuen Erkenntnissen forschen, um Aussagen zur Vorhersage von Genfunktionen unbekannter Gene treffen und eventuell auch neue Therapieansätze generieren zu können.