Downsyndrom: Trisomie 21-Chromosom ausgeschaltet

Durchbruch in der Forschung: Genetiker inaktivieren Chromosom im Laborversuch

18.07.2013

Wissenschaftlern aus den USA ist ein immenser Fortschritt bei der Therapie des so genannten „Downsyndroms“ gelungen, denn sie konnten das die Krankheit auslösende Chromosom ausschalten. Doch bis die neuen Erkenntnisse tatsächlich innerhalb der Behandlung umgesetzt werden könnten, würden laut den Forschern noch einige Jahre Forschungsarbeit notwendig sein.

Krankheit wird durch Genommutation verursacht
Wie das Experten-Team von der „University of Massachusetts Medical School“ in Worcester in der am Mittwoch erscheinenden Ausgabe des Fachmagazins „Nature“ berichtet, sei es im Rahmen von Laborversuchen gelungen, das zusätzliche Chromosom, welches das „Down-Syndrom“ verursacht, still zu legen – denn bei der Krankheit liegen aufgrund einer Genommutation das gesamte 21. Chromosom bzw. Teile davon dreifach vor, weshalb die Krankheit üblicherweise auch als „Trisomie 21“ bezeichnet wird. Mit diesem Ergebnis sei laut dem Forscherteam „der wesentliche erste Schritt in Richtung der möglichen Entwicklung einer ‘Chromosomen-Therapie’ überwunden worden.“

Wissenschaftler orientieren sich an Konzept aus der Natur
In ihrem Artikel beschreiben die Forscher um Jeanne Lawrence von der Universität Massachusetts, wie es gelungen sei, die dritte Kopie des Chromosoms 21 in menschlichen Zellen auszuschalten – dabei war die zentrale Idee hinter dem Projekt, „das Konzept zu testen, dass davon ausgeht, dass ein genetisches Ungleichgewicht durch ein zusätzliches Chromosom de facto durch die Manipulation eines einzelnen Gens korrigiert werden könne“, so die Wissenschaftler in ihrem Artikel.

Auch das weibliche Erbgut enthält ein stillgelegtes Chromosom
Mit diesem Ansatz waren die Forscher einem Verfahren gefolgt, welches bereits bestens aus der Natur bekannt ist, denn da das weibliche Erbgut zwei Kopien des so genannten „X-Chromosoms“ enthält, wird eines davon ebenfalls stillgelegt. Daher befinden sich in den weiblichen Zellen zwei X-Chromosomen mit einem jeweils ganz unterschiedlichen Aktivitätsgrad: Während das eine alle wichtigen Funktionen im Zellstoffwechsel übernimmt, ist das andere X-Chromosom währenddessen inaktiv – hindert aber sein „Schwesterchromosom“ dabei nicht bei der Arbeit.

Inaktivierung durch ein einzelnes Gen
Für die Inaktivierung des X-Chromosoms ist dabei lediglich ein einzelnen Gen zuständig – genauer das so genannte „X-Inaktivierungsgen“ ("XIST"), wobei sich laut den Forschern in der aktuellen Studie nun gezeigt habe, dass dieses nicht nur das Geschlechtschromosom, sondern auch ein überschüssiges Chromosom 21 ausschalten könne. Nun hoffen die Forscher, dass der neu gewonnene „Grundlagennachweis spannende Wege weist, das Down-Syndrom neu zu untersuchen“, wie die Zell- und Entwicklungsbiologin und Hauptautorin der Studie, Jeanne Lawrence, schreibt. Allerdings seien noch Jahre der Forschung erforderlich, denn da die Ruhigstellung des Chromosoms bisher lediglich im Labor funktioniert habe, liege eine Anwendung am Menschen noch in weiter Ferne.

Trisomie 21 tritt in ganz unterschiedlichen Formen auf
Zudem stünde in Hinblick auf die neuen Erkenntnisse eine Anwendung im Mutterleib, bei der durch die Methode sozusagen das Downsyndrom „ausgeschaltet“ werden würde, nicht zur Diskussion – denn das sei nicht nur riskant, sondern würde auch unter ethischen Gesichtspunkten ein gravierendes Problem darstellen, denn Trisomie 21 tritt in ganz unterschiedlichen Formen auf: So zeigen einige Kinder nur geringfügige intellektuelle Einbußen und entwickeln sich im Grunde „normal“, während in anderen Fällen die Krankheit zu schweren Organschäden (besonders von Herz und Darm) führen kann, hinzu kommt hier ein vergrößertes Risiko für eine frühe Form der Demenz. Gerade aufgrund der schweren Schädigungen, die Trisomie 21 in vielen Fällen verursacht, müsse laut den US-Forschern „die Zell- und Entwicklungspathologie des menschlichen Down-Syndroms erst besser verstanden werden, um erfolgreiche Behandlungen entwickeln zu können.“

Ursache für Trisomie 21 in den meisten Fällen eine unübliche Zellkernteilung
Die Ursache des so genannten „Down-Syndroms“ liegt in den allermeisten Fällen in einer unüblich verlaufenden „Meiose“ bzw. Teilung des Zellkerns, bei der entweder die homologen Chromosomen in der 1. Reifeteilung oder die Chromatiden in der 2. Reifeteilung der Meiose nicht getrennt werden. Wodurch diese Nichttrennung ausgelöst wird, ist bisher nicht bekannt – eine These ist jedoch, dass der Einfluss ionisierender Strahlung diesen Vorgang unterstützt. Da die Wahrscheinlichkeit, ein an Trisomie 21 erkranktes Kind auf die Welt zu bringen, mit zunehmendem Alter der Mütter steigt, legt zudem die Vermutung nahe, das Schädigungen der Eizellen generell – sei es durch Strahlungen oder den natürlichen Alterungsvorgang – das Risiko für eine unübliche Meiose erhöhen. (nr)

Bild: Gabi Schoenemann / pixelio.de