Bahnbrechende Methode zur Diagnose tödlicher Krankheiten in Russland entwickelt

Bild: Michael Bührke / pixelio.de

Genforscher können bislang nicht mehr als 30 bis 40 Prozent der entschlüsselten menschlichen DNA richtig deuten. Auch nur eine Mutation mit Störungen im Körper zu verbinden ist keine leichte Aufgabe - manchmal müssen dafür mehrere Jahre aufgewendet werden. Mittlerweile können dies russische Forscher vom Medizinisch-genetischen Wissenschaftszentrum allerdings innerhalb weniger Wochen bewerkstelligen. Mithilfe der von ihnen entwickelten Methode der RNS-Analyse konnten im Laufe von zwei Jahren 400 Genvarianten beschrieben werden, die für gewisse gesundheitliche Probleme verantwortlich sind. Für die neue Methode gibt es bislang weltweit keine Analoga, berichtet das russische online Magazin "Sputnik".

Weiter heißt es auf deren deutschen Webseite: "2014 kam in der Familie von Kamilla Schuajpowa und Magomed Schuajpow aus dem kleinen Dorf Subutli-Miatli in Dagestan das lang erwartete erste Kind zur Welt. Der Junge war komplett gesund. Im Alter von sechs Monaten wurde er mit Verdacht auf eine Darminfektion ins Krankenhaus eingeliefert. Die Behandlung blieb ohne Erfolg und der Zustand verschlechterte sich zunehmend, sodass das Kind ins Russische klinische Kinderkrankenhaus in Moskau verlegt wurde. Doch auch dort wussten die Ärzte nicht weiter – es gab keine eindeutige Diagnose und auch war unklar, welche Therapie zu einem Erfolg führen könnte.

„Im Alter von sechs Monaten stoppte beim Kind die körperliche Entwicklung. Im Alter von einem Jahr wog es nur fünf bzw. sechs Kilogramm, es war sehr mager und wuchs nicht. Dabei besserten sich die Symptome einer Darminfektion nicht. Im Russischen klinischen Kinderkrankenhaus wurde uns nahegelegt, uns an das Weltischtschew-Wissenschafts- und Forschungsinstitut für Pädiatrie zu wenden. Da wurde uns sofort gesagt, dass es das Fanconi-Syndrom und wahrscheinlich eine Nephropathie-Zystinose ist. Es wurde eine Behandlung vorgeschrieben, die endlich Ergebnisse brachte“, erzählt Kamilla.

Untersuchungen konnten die Diagnose allerdings nicht bestätigen. In der Hornhaut des einjährigen Kindes entdeckte man keine Zystinkristalle, die als eines der Hauptmerkmale der Krankheit gelten. Und die DNA-Analyse brachte keine Mutationen zu Tage. Demnach sollte das Kind also gesund sein, doch dem war nicht so.

„Solche Geschichten sind keine Seltenheit. Einige unsere Patienten haben eine ganze Palette an laborklinischen Erscheinungen einer Erkrankung mit autosomal-rezessiver Vererbung (sie zeigen sich nur, wenn das Kind von beiden Eltern jeweils eine mutierte Gen-Variante bekam), doch bei der Durchführung der molekular-genetischen Tests werden keine Gen-Mutationen, die mit dieser Pathologie verbunden sind, festgestellt, oder es wird nur eine Mutation fixiert. Damit können wir keine endgültige Diagnose stellen“, sagt die leitende wissenschaftliche Mitarbeiterin am Weltischtschew-Wissenschafts- und Forschungsinstituts für Pädiatrie, Swetlana Papisch.

Sie war die erste, die zu dem Schluss kam, dass der Junge an einer seltenen Erbkrankheit leiden könnte und beharrte auf einer sofortigen pathogenetischen Therapie. Sechs Monate nach der ersten Untersuchung wiederholten die Ärzte alle Untersuchungen und fanden Zystinkristalle in der Hornhaut vor, was trotz des negativen DNA-Tests eine Nephropathie-Zystinose vermuten ließ. Die pathogenetische Therapie erwies sich als wirkungsvoll, der Zustand des Jungen besserte sich. Im Falle dieser Erkrankung hängt die Qualität des weiteren Lebens des Patienten von einer frühen Diagnose und rechtzeitigen Behandlung ab.

Parallel suchte Swetlana Papisch nach Forschergruppen, die dabei helfen würden, den schweren Fall zu lösen. Interesse zeigte das Team des Genforschers Michail Skoblow vom Medizinisch-genetischen Wissenschaftszentrum, das sich unter anderem mit der Analyse der Matrix-RNS befasste – eines Moleküls, das eine wichtige Rolle bei der Expression der Gene spielte.

Launische RNS

„Ein ziemlich großer Anteil von Mutationen, die bei der DNA-Diagnostik festgestellt werden, führt dazu, dass die RNS-Struktur verletzt wird. Eine solche RNS gilt als nichtfunktionell, weshalb sich ein nicht richtiges Eiweiß bildet und als Folge eine Krankheit entsteht. Es gibt ziemlich viele solche Fälle – bis 30 Prozent. Wir haben beschlossen, frei heraus eine Analyse der RNS-Struktur zu machen und Mutationen zu finden, die bei der DNA-Diagnostik nicht sichtbar sind. Damit kann man das gebrochene Gen ausmachen, das von einer einfachen genetischen Analyse nicht fixiert wird“, erzählt der Leiter des Labors für funktionelle Genomforschung des medizin-genetischen Forschungszentrums, Michail Skoblow.

Der Wissenschaftler zeigt eine kleine Petrischale, wo Fibroblasten – Bindegewebszellen des Patienten – gezüchtet werden, der auf die Bestätigung der Diagnose wartet. Vor einem Jahr wurden die Zellen Schuajpows, die aus einem kleinen Hautstück entnommen wurden, vermehrt. Aus den Fibroblasten wurde RNS entnommen und nachdem festgestellt worden war, dass ihre Struktur nicht richtig ist, stieß man auf eine versteckte Mutation, die beim Kind die Entwicklung der Nephropathie-Zystinose auslöste.

„Die größte Schwierigkeit, mit der wir uns konfrontiert sahen, war der sehr schnelle Verfall der entnommenen RNS. Wegen eines besonderen Fermenten – der Ribonuklease – ist sie gegenüber äußeren Auswirkungen instabil. Selbst in der Zelle überlebt die Ribonukleinsäure nur wenige Minuten und manchmal gar nur Sekunden. Wenn die RNS ihre Funktion erfüllt hat (es wurde Protein hergestellt), wird sie aufgelöst. Um das zu verhindern, zerstören wir Zellen mit einer Lösung, die Inhibitoren von Ribonuklease enthält, und entnehmen da eine gute, nicht verfallene RNS. Danach geht es schon leichter. Aus der Ribonukleinsäure erhalten wir eine cDNA, bei der wir beobachten, wie sich die Gen-Struktur ändert, ob es irgendwelche Mutationen gibt. Das dauert durchschnittlich rund eine Woche“, so Skoblow.

Auf den Fall Schuajpow folgten auch andere. So haben Wissenschaftler es geschafft, eine unbekannte Mutation bei einem Ehepaar festzustellen, das wegen dieser genetischen Mutation lange kein Kind bekommen konnte.

„Als wir einige solche Studien machten und auf der RNS-Ebene Änderungen sahen, die bei der DNA-Analyse nicht entdeckt wurden, wurde uns klar, dass es sich um eine alternative Methode der Diagnostik von Erberkrankungen handelt. Sie ist sehr informativ und gefragt, aber sehr launisch. In der Welt gibt es nur wenige Labore, wo sie durchgeführt werden kann. Jetzt haben wir schon vier abgeschlossene Patientengeschichten. Ein Teil wurde veröffentlicht, ein Teil wird noch rezensiert. In der Arbeit ist noch Material von 15 Patienten. Manchmal machen wir Funde, die niemand erwartet hat“, so der Wissenschaftler.

Keine Analoga weltweit

Bis dato fixierten Forscher bereits 400 Gene, deren Mutationen mithilfe der RNS-Diagnostik festgestellt werden können. Für jeden Abschnitt des Genoms wurden individuelle Systeme der RNS-Analyse ausgearbeitet. Weltweit gibt es keine vergleichbare Datenbank.

„Ich kann mich kurzerhand nicht an ein Labor erinnern, dass solche fortschrittlichen Methoden in Umlauf gebracht hat. Da ist das Team Skoblows zweifellos auf Spitzenpositionen. Sie arbeiten mit der RNS-Analyse, einem Produkt der Gen-Transkription. Also nicht einfach mögliche Effekte prognostizieren, sondern direkt das Ergebnis der Aktivität des gebrochenen Gens betrachten. Ohne solche Analysen könnte man die Fälle nicht enträtseln und keine richtige Diagnose stellen. Eine solche Herangehensweise wird bereits ein internationaler Trend in mehreren Fällen, doch das Team Skoblows übernahm die Leitung“, sagte der führende Mitarbeiter des Instituts für Physikalische und Chemische Forschung RIKEN (Japan) und Leiter des Labors für Extrembiologie der Föderalen Universität Kasan, Oleg Gussew.

Laut Swetlana Papisch half die RNS-Analyse im Fall Schuajpow bei der Klärung der Krankheitsursachen und bestätigte die Begründetheit der pathogenetischen Therapie. Oft lassen sich durch diese Untersuchung auch juridische Fragen lösen. Bei der Behandlung der seltenen Erkrankungen sind in der Regel sehr kostspielige Medikamente erforderlich. Laut Gesetz sollen sie vom Staat kostenlos bereitgestellt werden. Dafür ist eine Diagnose erforderlich, die unter anderem durch genetische Untersuchungen bestätigt ist.

Kamilla Schuajpowa, deren Sohn dank der rechtzeitig erkannten Krankheit am Leben blieb, bringt ihren Sohn schon zu Vorschulklassen. Sie freut sich über seine Erfolge und dankt den Ärzten und Wissenschaftlern, die ihr geholfen haben, die Erkrankung zu diagnostizieren, und rechtzeitig eine Behandlung festlegte. Heute unterscheidet sich ihr sechsjähriger Sohn nicht von seinen Gleichaltrigen."

Quelle: Sputnik (Deutschland)