Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Rasterfahndung nach Epilepsie-Genen

23.01.2015

Einen neuen Weg in der Erforschung der Ursachen der Epilepsie hat ein internationales Wissenschaftlerteam unter Beteiligung des Bonner Universitätsklinikums beschritten: Die Forscher erfassten die Netzwerke der aktiven Gene und suchten wie bei einer Rasterfahndung mit einem Computermodell nach den „Haupttätern“.

Dabei entdeckten sie als zentralen Schalter das Molekül Sestrin-3. In Tiermodellen konnten die Wissenschaftler nachweisen, dass eine Hemmung von Sestrin-3 zu einer Reduzierung der Krampfanfälle führt. Die Ergebnisse werden nun im renommierten Fachjournal „Nature Communications“ vorgestellt.


Operationspräparat eines gegen Antiepileptika resistenten Patienten mit Schläfenlappenepilepsie, das einen einzigartigen Zugang zu menschlichem Gehirngewebe darstellt (oben links).

(c) Foto: Arbeitsgruppe Albert Becker/UKB

Während eines epileptischen Anfalls kommen viele Nervenzellen aus ihrem gewohnten Takt und wechseln in einen schnellen Rhythmus. Die Folge sind Krampfanfälle bis hin zur Bewusstlosigkeit. Am häufigsten sind die Schläfenlappen im Gehirn die Region, in der solch synchrone Entladungen stattfinden.

„Nur etwa bei zwei Drittel der Patienten mit einer Schläfenlappenepilepsie zeigen Medikamente die gewünschte Wirkung“, sagt Prof. Dr. med. Albert Becker vom Institut für Neuropathologie des Universitätsklinikums Bonn. Nützt keine medikamentöse Therapie, wird als letztes Mittel der Anfallsherd mit den aus dem Rhythmus geratenen Nervenzellen operativ entfernt. Die Epileptologen und Neurochirurgen des Universitätsklinikums Bonn sind spezialisiert auf solche Eingriffe, um den Patienten zu helfen.

Das dabei entfernte Gehirngewebe gibt der Wissenschaft die Chance, mehr über die Ursachen und neue Therapiemöglichkeiten von Schläfenlappenepilepsien zu erfahren. „Ohne solche Gewebeproben hätten wir unsere groß angelegte Untersuchung zu den Netzwerken aus Genen und Signalketten überhaupt nicht durchführen können“, sagt Prof. Becker. Zusammen mit ihren Kollegen aus Großbritannien, den USA, Australien, Finnland und Belgien untersuchten die Wissenschaftler operativ entfernte Gewebeproben aus den Schläfenlappen von insgesamt 129 Epilepsiepatienten.

Sestrin-3 regelt Gehirn- und Immunzellen hoch

Die Forscher des Bonner Universitätsklinikums erfassten, welche Gene in den erkrankten Nervenzellen und weiteren unterstützenden Gehirnzellen aktiv waren. Diese „Verdächtigen“ gaben die Wissenschaftler um Erstautor Dr. Enrico Petretto vom Imperial College London (England) in ein Computermodell ein. Wie bei einer Rasterfahndung kann damit nach Zusammenhängen zwischen dem Kommandostand und den dadurch angestoßenen Signalketten gesucht werden. Wie schließlich der Täter aufgrund bestimmter Fahndungszusammenhänge im Raster der Polizei hängenbleibt, stießen die Wissenschaftler bei ihren Analysen ganz ähnlich auf einen wichtigen Schalter: Sestrin-3.

Von dem Molekül ist bekannt, dass es unter anderem in Gehirnzellen und auch in Immunzellen eine aktivierende Funktion hat. „Unsere Daten zeigen: Sestrin-3 ist an der Ausbildung und dem Fortschreiten von Schläfenlappenepilepsien zentral beteiligt“, erläutert Dr. Katharina Pernhorst, Bioinformatikerin bei Prof. Becker. Das bewiesen die Wissenschaftler an Mäusen und Zebrafischen, deren Gehirne Veränderungen wie bei einer menschlichen Epilepsie aufwiesen. Wurde das Gen für „Sestrin-3“ stummgeschaltet oder gehemmt, reduzierte sich auch die Schwere und Häufigkeit der epileptischen Anfälle.

Ansatzpunkt für neuartige Therapien

Die Wissenschaftler sehen in ihrer neuartigen Methode eine Plattform für weitergehende Untersuchungen. „Diese Methode weitet den Blick von einzelnen Gen-Wirkungs-Beziehungen zu einer systematischen Betrachtung des gesamten Netzwerkes“, sagt Prof. Becker. Damit ließen sich die Schlüsselpositionen im Zusammenspiel von Signalketten und Genen sowie mit dem Immunsystem besser entdecken. Darüber hinaus zeigen die Resultate vielversprechende Ansatzpunkte für neuartige Therapien. Herkömmliche Epilepsiemedikamente greifen regulierend auf die Ionenkanäle der erkrankten Nervenzellen ein.

„Aber bei vielen Patienten wirken diese Medikamente nicht, weil sie Resistenzen entwickeln“, berichtet Prof. Becker. „Sestrin-3“ sei nicht an der Signalweiterleitung über Ionenkanäle beteiligt, sondern fahre bei Stresseinwirkung die Erregbarkeit der Nervenzellen und auch die Aktivierung der Immunzellen hoch. Die fehlgeleitete Regulation des „Sestrin-3“, das zur Ausprägung einer Epilepsie führt, lasse sich vermutlich durch geeignete Hemmstoffe in Schach halten, ohne zu einer Medikamentenresistenz bei den Patienten zu führen. „Es besteht aber noch erheblicher Forschungsbedarf, bis vielleicht ein geeignetes Medikament gefunden wird“, sagt Prof. Becker.

Publikation: Systems-Genetics identifies Sestrin 3 as a proconvulsant gene network regulator in human epileptic Hippocampus, “Nature Communications”, DOI: 10.1038/ncomms7031

Kontakt für die Medien:

Prof. Dr. med. Albert Becker
Institut für Neuropathologie
Universitätsklinikum Bonn
Tel. 0228/28711352
E-Mail: Albert_Becker@uni-bonn.de

Johannes Seiler | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Mikrobiologen entwickeln Methode zur beschleunigten Bestimmung von Antibiotikaresistenzen
13.02.2018 | Westfälische Wilhelms-Universität Münster

nachricht Überschreiben oder Speichern? Die Gewissensfrage zur Vergesslichkeit
13.02.2018 | PhytoDoc Ltd.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Die Brücke, die sich dehnen kann

Brücken verformen sich, daher baut man normalerweise Dehnfugen ein. An der TU Wien wurde eine Technik entwickelt, die ohne Fugen auskommt und dadurch viel Geld und Aufwand spart.

Wer im Auto mit flottem Tempo über eine Brücke fährt, spürt es sofort: Meist rumpelt man am Anfang und am Ende der Brücke über eine Dehnfuge, die dort...

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Im Focus: In best circles: First integrated circuit from self-assembled polymer

For the first time, a team of researchers at the Max-Planck Institute (MPI) for Polymer Research in Mainz, Germany, has succeeded in making an integrated circuit (IC) from just a monolayer of a semiconducting polymer via a bottom-up, self-assembly approach.

In the self-assembly process, the semiconducting polymer arranges itself into an ordered monolayer in a transistor. The transistors are binary switches used...

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Digitalisierung auf dem Prüfstand: Hochkarätige Konferenz zu Empowerment in der agilen Arbeitswelt

20.02.2018 | Veranstaltungen

Aachener Optiktage: Expertenwissen in zwei Konferenzen für die Glas- und Kunststoffoptikfertigung

19.02.2018 | Veranstaltungen

Konferenz "Die Mobilität von morgen gestalten"

19.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Digitalisierung auf dem Prüfstand: Hochkarätige Konferenz zu Empowerment in der agilen Arbeitswelt

20.02.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Markierung für Krebsstammzellen

20.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Da haben wir den Salat: Erste Ernte aus aufbereitetem Abwasser im Forschungsprojekt HypoWave

20.02.2018 | Agrar- Forstwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics