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Universität des Saarlandes will sich an internationaler Epigenom-Forschung beteiligen

11.03.2010
Welche Gene in einer spezialisierten menschlichen Zelle aktiv sind und welche stumm bleiben, bestimmen chemische Markierungen auf dem genetischen Code. Diese zu entschlüsseln, ist Ziel der Epi-Genom-Forschung.

Ein internationales Forscher-Konsortium hat es sich nun zum Ziel gesetzt, von allen wichtigen Zelltypen des Menschen epigenetische Karten zu erstellen. Dazu wurde das "International Human Epigenome Consortium (IHEC) gegründet, eine weltweite Vereinigung von Forschern und Förderorganisationen, die die Erstellung von 1000 Epigenomen koordinieren soll. Der Genetik-Professor Jörn Walter von der Universität des Saarlandes gehört zu den deutschen Mit-Initiatoren des Mammutprojekts.

Jede menschliche Zelle enthält sämtliche genetischen Informationen des Körpers. Entscheidend für die Ausbildung eines bestimmten Zelltypus sind allerdings weitere Informationen auf den Chromosomen: chemische Markierungen, die die Aktivität der Gene an- und ausschalten. Als Markierungen fungieren beispielsweise Methylgruppen, die auf den Genen oder den sie umgebenden Eiweißen sitzen. Sie bestimmen, ob Gene abgelesen werden, also aktiv werden können, oder nicht.

Die Verteilung der Markierungen macht aus dem Genom, dem "Gesamtdatensatz" des Menschen, in jeder Zelle ein charakteristisches Epigenom. Es ist quasi das "genetische Gedächtnis" der Zelle, in dem festgehalten wird, wie das Genom zu lesen ist. Diese epigenomische Kodierung ist ein Schlüssel zum Verständnis von normalen und krankhaften Prozessen im Leben einer Zelle. Epigenomische Fehler tragen zu systemischen Erkrankungen des Stoffwechsel-, Immun- und Nervensystems bei. Vor allem sind sie wichtige diagnostische Indikatoren, um zelluläre Entartungen, zum Beispiel bei Krebs, zu erkennen.

Epigenome umfassend zu entschlüsseln, ist in jüngster Zeit möglich geworden: Bei den erforderlichen Sequenzier-Technologien haben in den vergangenen drei Jahren wahre Revolutionen stattgefunden. Deshalb laufen die Bestrebungen, Epigenom-Kodierungen von Zellen zu entziffern, derzeit weltweit auf Hochtouren. Wie einst das Humane Genomprojekt von James Watson und Craig Venter zur Entschlüsselung des ersten menschlichen Genoms führte, soll nun ein weltweites Konsortium von Spitzenforschern und -genetikern, das "International Human Epigenome Consortium" (IHEC), die weitaus komplexere Aufgabe der Entschlüsselung des epigenetischen Codes übernehmen. Aus Deutschland nahmen an dem Gründungs-Treffen Professor Thomas Jenuwein, Direktor am Max-Planck-Institut für Immunbiologie in Freiburg, als Mitglied des Steuerungskomitees teil und Professor Jörn Walter, Epi-Genetiker an der Universität des Saarlandes. Walter ist Koordinator für das Arbeitspaket "Epigenomische Kartierung" im Network of excellence "The Epigenome" der Europäischen Union.

"Wir wollen in den kommenden Jahren 1000 Referenz-Epigenome entziffern - möglichst von jedem gesunden Zelltyp des Menschen eines", sagt Jörn Walter. Wer in welchem Umfang an den Forschungen beteiligt wird, hängt auch von der Finanzierung durch die Förderorganisationen der jeweiligen Partnerländer ab: Sie sollen sich mit mindestens zehn Millionen US-Dollar an dem Vorhaben beteiligen. Insgesamt rechnet man mit einer notwendigen Finanzierung von mehr als 100 Millionen Euro für die erste Phase. Ein mit Wissenschaftlern besetztes Leitungskomitee wird festlegen, welche Nation sich auf welche Zelltypen bei der Epigenom-Kartierung konzentrieren soll. "Wir müssen schnell entscheiden, in welcher Richtung wir uns in Deutschland beteiligen und welche vorhandenen Kapazitäten der Forschung hier einfließen können", sagt Jörn Walter. Er selbst hat von 2002 bis 2009 das weltweit erste epigenetische Schwerpunktprogramm, gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft, von Saarbrücken aus geleitet.

Gemeinsam mit der Saarbrücker Bioinformatik und der Arbeitsgruppe um Professor Thomas Lengauer vom Max-Planck-Institut für Informatik erforschen Walter und seine Forschungsgruppe epigenetische Mechanismen, die entwicklungs- und krankheitsrelevante Prozesse steuern. Daher ist die Universität des Saarlandes gemeinsam mit den umliegenden Forschungsinstituten in der Epigenetik international gut aufgestellt. "Durch computergestützte Epigenetik-Forschung können wir einen wichtigen Beitrag dazu leisten, ein neues biomedizinisches Verständnis für molekulare Ursachen von Erkrankungen zu entwickeln. Die Fragen und Beobachtungen der Biologen werden dazu mit der komplexen Welt der Datenauswertung und mit innovativer Dateninterpretation verknüpft", erläutert Jörn Walter.

Die ersten Erfolge ihrer Zusammenarbeit konnten die Saarbrücker Forscher im vergangenen Jahr im Rahmen eines Pilotprojektes feiern, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert wurde: Es gelang ihnen, die Startschalter von Genen des zweitkleinsten menschlichen Chromosoms 21 in Blutzellen, Leber- und Nierenzellen epigenetisch zu entschlüsseln. Zurzeit arbeiten die Forscher daran, die experimentellen und bioinformatischen Methoden dieser ersten Studie weiterzuentwickeln, unter anderem, um mit Hilfe der neuen Sequenzier-Technologien umfassendere Aussagen über Veränderungen epigenetischer Muster bei Erkrankungen wie Darmkrebs treffen zu können.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an:
Prof. Dr. Jörn Walter, Universität des Saarlandes,
Tel. (0681) 302 - 4367
E-Mail: j.walter@mx.uni-saarland.de

Gerhild Sieber | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-saarland.de

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