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Studie entschlüsselt neue Diabetes-Gene

22.01.2018

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben ein Netzwerk aus Genen identifiziert, die eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Stoffwechselerkrankungen wie beispielsweise Diabetes spielen könnten. Die Arbeit entstand federführend durch ein Team des Helmholtz Zentrums München sowie des Deutschen Zentrums für Diabetesforschung (DZD) und ist in ‚Nature Communications‘ erschienen.

Die Entstehung von Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes ist ein komplexer Prozess. Sowohl bei Typ-1- als auch Typ-2-Diabetes sind neben Lebensstil- und Umweltfaktoren auch viele verschiedene Gene für die Krankheitsentstehung verantwortlich. Sie liefern die Baupläne der einzelnen Proteine, die eine Funktion im Zuckerstoffwechsel haben.


Quelle: IMPC

Viele Gene, die in der Entwicklung von Erkrankungen wie Diabetes eine wichtige Rolle spielen, sind nach wie vor unbekannt. Nur durch die Entschlüsselung der Ursachen und Entstehungsmuster gelingt es, die Krankheiten zu verstehen und therapeutisch sowie präventiv einzugreifen. Neu identifizierte Diabetes-Gene könnten beispielsweise als Biomarker für eine individuelle Risikovorhersage oder zur Diagnostik der Erkrankung eingesetzt werden.

51 neue Kandidatengene für Diabetes

Auf diesem Weg sind Prof. Dr. Martin Hrabě de Angelis und sein Team der German Mouse Clinic (GMC) am Institut für Experimentelle Genetik (IEG) des Helmholtz Zentrums München nun einen Schritt weitergekommen. Im Rahmen des Internationalen Mouse Phenotyping Consortiums (IMPC) untersuchten sie Stoffwechselfunktionen von Mausmodellen, denen jeweils ein genau ausgewähltes Gen fehlte. Mit dieser Methode versuchten die Forscher herauszufinden, ob das fehlende Gen an wichtigen Stoffwechselprozessen beteiligt ist.

„Unsere Auswertung dieser Phänotypisierungsdaten hat insgesamt 974 Gene identifiziert, deren Verlust Auswirkungen auf den Zucker- und Fettstoffwechsel zeigt“, so Hrabě de Angelis, der auch den Lehrstuhl für Experimentelle Genetik an der Technischen Universität München innehat und die Studie leitete. „Für mehr als ein Drittel der Gene war zuvor keine Verbindung zum Stoffwechsel bekannt. Spannend ist zudem, dass je nach Geschlecht unterschiedliche Gene betroffen sein können.“

Darüber hinaus, so berichten die Forscher um Erstautor Dr. Jan Rozman, waren die Funktionen von 51 der gefundenen Stoffwechsel-Gene bisher gänzlich unbekannt. Zusätzlich konnte bereits beim Abgleich mit an Menschen erhobenen Genom-Daten gezeigt werden, dass 23 Gene offenbar eine Rolle bei Diabeteserkrankungen beim Menschen spielen.

Eines dieser Gene ist C4orf22, das bei Teilnehmern in der Diabetes-Studie „Tübingen Family Study (TÜF)“ an der Wirkung von Insulin beteiligt zu sein scheint. Für die 51 neuen Gene muss das noch gezeigt werden. „Sie sind neue Kandidatengene, und die neuen Ergebnisse sind möglicherweise hilfreich bei der Untersuchung der Ursache eines gestörten Zuckerstoffwechsels und Diabetes“, erklärt Rozman, der in der GMC und innerhalb von IMPC den Bereich Metabolismus koordiniert.

Interessanterweise, so erklärt der Bioinformatiker und Koautor Dr. Thomas Werner, ähnelten sich diese Gene auch in ihrer Struktur: Viele wiesen gemeinsame regulatorische Elemente auf. Die Wissenschaftler gehen daher davon aus, dass es sich bei diesen Genen um ein Netzwerk handelt. Künftig wollen sie die Erkenntnisse zu diesen neuen Regulationsstrukturen weiter untersuchen und ausloten, inwiefern sich Möglichkeiten der Vorhersage von Genfunktionen unbekannter Gene aber auch neue Therapieansätze aus dem neuen Wissen ergeben.

Weitere Informationen

Hintergrund:
Die Arbeit entstand im Rahmen des International Mouse Phenotyping Consortiums (IMPC). Ebenfalls maßgeblich für den Erfolg der Studie war die Zusammenarbeit der IEG-Wissenschaftler mit ihren Kollegen Dr. Harald Grallert (Abteilung Molekulare Epidemiologie am Helmholtz Zentrum München), Prof. Dr. Harald Staiger (ebenfalls IEG), Dr. Mónica Campillos (Institut für Bioinformatik und Systembiologie am Helmholtz Zentrum München) und Thomas Werner (Internal Medicine, Nephrology Division & Center of Computational Medicine and Bioinformatics, CCMB, University of Michigan).

Prof. Dr. Martin Hrabě de Angelis erforscht unter anderem, wie Gene unseren Körper prägen und welche Wirkung Umwelteinflüsse haben. Das tut er sowohl als Direktor des IEG als auch als wissenschaftlicher Leiter der Deutschen Mausklinik und der europäischen Forschungsinfrastruktur INFRAFRONTIER. Mehr dazu in unserem Forscherportrait: https://www.helmholtz-muenchen.de/forschung/forschungsexzellenz/forscherportraet... Die Doktoranden Martin Kistler, Moya Wu sind Teilnehmer der Helmholtz Graduate School Environmental Health, kurz HELENA.

Original-Publikation:
Rozman, J. et al. (2018): Identification of genetic elements in metabolism by high-throughput mouse phenotyping. Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-017-01995-2

Das Helmholtz Zentrum München verfolgt als Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt das Ziel, personalisierte Medizin für die Diagnose, Therapie und Prävention weit verbreiteter Volkskrankheiten wie Diabetes mellitus und Lungenerkrankungen zu entwickeln. Dafür untersucht es das Zusammenwirken von Genetik, Umweltfaktoren und Lebensstil. Der Hauptsitz des Zentrums liegt in Neuherberg im Norden Münchens. Das Helmholtz Zentrum München beschäftigt rund 2.300 Mitarbeiter und ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der 18 naturwissenschaftlich-technische und medizinisch-biologische Forschungszentren mit rund 37.000 Beschäftigten angehören.

Ziel der Forschung des Instituts für Experimentelle Genetik (IEG) ist, Ursachen und Entstehung menschlicher Erkrankungen zu verstehen. Durch seine leitende Funktion in interdisziplinären und internationalen Konsortien hat das IEG eine weltweit führende Position in der systemischen Untersuchung von Mausmodellen für Krankheiten des Menschen und der Aufklärung von beteiligten Genen. Schwerpunkt bilden dabei Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes. Das IEG ist Gründer der Deutschen Mausklinik (GMC) (www.mouseclinic.de) und leitet das Europäische Maus Mutanten Archiv (EMMA), das Bestandteil der Forschungsinfrastruktur INFRAFRONTIER ist. Das IEG ist Teil des Helmholtz Diabetes Center (HDC).

Die Technische Universität München (TUM) ist mit mehr als 500 Professorinnen und Professoren, rund 10.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern und 39.000 Studierenden eine der forschungsstärksten Technischen Universitäten Europas. Ihre Schwerpunkte sind die Ingenieurwissenschaften, Naturwissenschaften, Lebenswissenschaften und Medizin, ergänzt um Wirtschafts- und Bildungswissenschaften. Die TUM handelt als unternehmerische Universität, die Talente fördert und Mehrwert für die Gesellschaft schafft. Dabei profitiert sie von starken Partnern in Wissenschaft und Wirtschaft. Weltweit ist sie mit einem Campus in Singapur sowie Verbindungsbüros in Brüssel, Kairo, Mumbai, Peking, San Francisco und São Paulo vertreten. An der TUM haben Nobelpreisträger und Erfinder wie Rudolf Diesel, Carl von Linde und Rudolf Mößbauer geforscht. 2006 und 2012 wurde sie als Exzellenzuniversität ausgezeichnet. In internationalen Rankings gehört sie regelmäßig zu den besten Universitäten Deutschlands.

Das Deutsche Zentrum für Diabetesforschung e.V. (DZD) ist eines der sechs Deutschen Zentren der Gesundheitsforschung. Es bündelt Experten auf dem Gebiet der Diabetesforschung und verzahnt Grundlagenforschung, Epidemiologie und klinische Anwendung. Ziel des DZD ist es, über einen neuartigen, integrativen Forschungsansatz einen wesentlichen Beitrag zur erfolgreichen, maßgeschneiderten Prävention, Diagnose und Therapie des Diabetes mellitus zu leisten. Mitglieder des Verbunds sind das Helmholtz Zentrum München – Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt, das Deutsche Diabetes-Zentrum DDZ in Düsseldorf, das Deutsche Institut für Ernährungsforschung DIfE in Potsdam-Rehbrücke, das Institut für Diabetesforschung und Metabolische Erkrankungen des Helmholtz Zentrum München an der Eberhard-Karls-Universität Tübingen und das Paul-Langerhans-Institut Dresden des Helmholtz Zentrum München am Universitätsklinikum Carl Gustav Carus der TU Dresden, assoziierte Partner an den Universitäten in Heidelberg, Köln, Leipzig, Lübeck und München sowie weitere Projektpartner.

INFRAFRONTIER ist die Europäische Forschungsinfrastruktur für die Entwicklung, Phänotypisierung, Archivierung und Verteilung von Säugetier-Modellen. Sie besteht aus mehr als 25 Forschungszentren in 14 europäischen Ländern und in Kanada. Die Aufgabe von INFRAFRONTIER ist es, mit Hilfe von Maus- und Rattenmodellen das Verständnis für grundlegende Zusammenhänge der Gesundheit und der Krankheitszustände beim Menschen fortlaufend zu verbessern. Nutzer der INFRAFRONTIER-Ressourcen sind biomedizinische Forscher in aller Welt.

Ansprechpartner für die Medien:
Abteilung Kommunikation, Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH), Ingolstädter Landstr. 1, 85764 Neuherberg - Tel. +49 89 3187 2238 - Fax: +49 89 3187 3324 - E-Mail: presse@helmholtz-muenchen.de

Fachlicher Ansprechpartner:
Prof. Dr. Dr. h.c. Martin Hrabě de Angelis, Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH), Institut für Experimentelle Genetik, Ingolstädter Landstr. 1, 85764 Neuherberg - Tel. +49 89 3187 3502 - E-Mail: hrabe@helmholtz-muenchen.de

Sonja Opitz | Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt
Weitere Informationen:
http://www.helmholtz-muenchen.de

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