Epigenetisches Profil bei Morbus Parkinson

Forschung für eine bessere Frühdiagnose

Die Studie wird durchgeführt von den renommierten Wissenschaftlern Dr. O. Windl, Prof. Dr. A. Giese und Prof. Dr. G. Höglinger vom Deutschem Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen München, Zentrum für Neuropathologie und Prionforschung und der Ludwig-Maximilians-Universität München.

Hoffnungsvolle Ziele

Das Hauptziel der Studie ist die verbesserte Frühdiagnose der Parkinson-Krankheit, möglichst vor dem Auftreten motorischer Störungen und dem damit einhergehenden Nervenzellverlust, damit rechtzeitig therapeutisch eingegriffen werden kann. Ein weiteres Ziel ist die Erforschung einer neuen Basis für therapeutische Heilansätze.

Vorgehensweise

Es werden epigenetische Veränderungen in den Nervenzellen von Parkinson-Patienten erforscht, indem aus einer Hirnregion, die in Morbus Parkinson stark betroffen ist, die Kerne von Nervenzellen isoliert werden und die daraus gewonnenen Nukleinsäuren auf epigenetische Veränderungen, spezifisch auf DNA-Methylierung und micro-RNAs hin, untersucht. Ein besonderer Schwerpunkt wird die Untersuchung von Patienten sein, bei denen die krankhaften Veränderungen des Morbus Parkinson noch nicht weit fortgeschritten sind im Vergleich zu solchen, bei denen schon große Areale betroffen sind. Mit diesem Vergleich sollten sich epigenetische Veränderungen, die zu Beginn des Krankheitsprozesses stehen, von solchen unterscheiden lassen, die erst im Zuge einer fortgeschrittenen Erkrankung auftreten.

Hintergrund: Epigentik — der Schlüssel zur Frühdiagnose?

Epigenetik beschreibt molekulare Mechanismen, die zu einem stärkeren oder schwächeren Ablesen von Genen führen, ohne dass die dort gespeicherte Information verändert wird. Dabei markieren Enzyme bestimmte Abschnitte der DNA berhalb des DNA-Strangs, daher die Bezeichnung Epigenetik (von griechisch: epi = über).

Zwar ist noch unklar, welche Ursachen die Parkinson-Krankheit hat, doch gibt es viele Hinweise auf sowohl genetische Faktoren als auch Umweltfaktoren. Das Forschungsgebiet der Epigenetik basiert darauf, das epigenetische Veränderungen durch chemische oder physikalische Umweltfaktoren eingeleitet werden (wobei auch biologische, psychische und soziale Faktoren das Epigenom, welches die Gesamtheit der epigenetischen Änderungen einer jeden Zelle abbildet, verändern können). Es liegt daher sehr nahe, epigenetische Veränderungen zu untersuchen, um die Mechanismen der Erkrankung besser zu verstehen und auch um Änderungen zu identifizieren, die diagnostisch und therapeutisch genutzt werden können.

Zusammenfassung

Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen München; Zentrum für Neuropathologie und Prionforschung, Ludwig-Maximilians-Universität München

Das Ziel dieses Projekts war die Erforschung epigenetischer Veränderungen in den Nervenzellen von Parkinson-Patienten, um die Entstehung des Morbus Parkinson zu verstehen und neue diagnostische und therapeutische Zielmoleküle gerade zu Beginn der Erkrankung zu identifizieren. Eine Verbesserung der frühen Diagnose von Parkinson, am besten in der Zeitphase vor dem Auftreten motorischer Störungen und dem damit einhergehenden Nervenzellverlust, ist eines der großen Ziele der Parkinsonforschung.

Für die Mehrzahl der Parkinson-Patienten ist unklar, welche Ursachen die Krankheit hat. Es gibt jedoch viele Hinweise, dass sowohl genetische Faktoren als auch Umweltfaktoren eine ursächliche Rolle spielen. Umwelteinflüsse und genetische Faktoren beeinflussen die epigenetischen Änderungen einer jeden Zelle, also den Veränderungen, die zusätzlich zu den eigentlichen Genen die Aktivität ebendieser Gene regulieren. Es lag daher nahe, epigenetische Veränderungen zu untersuchen, um die Mechanismen der Erkrankung besser zu verstehen und gleichzeitig Änderungen zu identifizieren, die diagnostisch und therapeutisch genutzt werden können.

Die hier durchführte Studie baute auf den Ergebnissen eines deutsch-französisches Konsortiums auf, das sehr umfangreich und mit neuester Methodik Hirngewebe, aber auch Blut von Patienten sowie Material von Modellorganismen auf epigenetische Veränderungen im Vergleich zu gesunden Kontrollpersonen untersucht. In dieser Studie wurden im Wesentlichen bestimmte Veränderungen der Erbsubstanz (die sogenannte DNA-Methylierung) und bestimmte kleine regulatorische Moleküle (die sogenannten micro-RNAs) untersucht. Diese Studie hatte viele sehr interessante Daten geliefert, einige hochinteressante Fragen waren aber noch zu beantworten.

In der hier durchgeführten Studie wurden daher Gehirnmaterial von vielen, gut charakterisierten Parkinson-Patienten und Kontrollen bei den großen europäischen Hirnbanken angefordert, um die Befunde aus der ursprünglichen Studie zu bestätigen. Ein besonderer Schwerpunkt war hierbei die Untersuchung von Patienten, bei denen die krankhaften Veränderungen des Morbus Parkinson noch nicht weit fortgeschritten war. Bei allen Fällen wurde aus einer bestimmten Hirnregion die Kerne von Nervenzellen isoliert und die daraus gewonnenen Nukleinsäuren spezifisch auf DNA-Methylierung und micro-RNAs hin untersucht. Wir konnten zeigen, dass sich schon in einer sehr frühen Phase der Erkrankung bestimmte micro-RNAs im Gewebe von Parkinson-Patienten im Vergleich zu Kontrollpatienten in geringeren Konzentrationen vorfinden. Auch bei der Untersuchung der DNA-Methylierung konnten wir feststellen, dass die DNA von Parkinson-Patienten im Vergleich zu der von Kontrollpatienten an vielen Stellen epigenetisch verändert ist und diese Veränderungen könnten sehr wohl bei der Entwicklung der Erkrankung beteiligt sein. Die in dieser Studie festgestellten Veränderungen zu Beginn der Erkrankung sind gute Kandidaten für eine frühere Diagnose des Morbus Parkinson und möglicherweise auch für therapeutische Ansätze.

Dr. O. Windl, Prof. Dr. A. Giese und Prof. Dr. G. Höglinger*

Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen München; Zentrum für Neuropathologie und Prionforschung, Ludwig-Maximilians-Universität München

* Aktuelle Affiliation: Klinik für Neurologie, Medizinische Hochschule Hannover