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Polymorphismen und ihre Anwendung
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Genetische Diagnostik für die Primär- und Sekundärprävention
Was ist ein Polymorphismus?
Unter Polymorphismus (polymorph = vielgestaltig) versteht man eine genetische Abweichung in einem Gen, auch Mutation genannt. Gene sind die „Baupläne der Natur“, nach deren Information punktgenau Eiweißmoleküle (Proteine) synthetisiert werden. Proteine haben vielfältige Aufgaben im Körper, sie fungieren unter anderem als Strukturproteine, Biokatalysatoren, Signalvermittler (Rezeptoren), Regulatoren und sind an allen Lebensvorgängen beteiligt.
Die Gene lesen sich wie ein Buch aus 300 Milliarden Buchstaben. Das Alphabet der Natur besteht allerdings nur aus vier Buchstaben: Adenin, Tymin, Guanin und Cytosin. Die Doppelhelixstruktur aus zwei Nukleotid-Strängen ergibt sich aus der Paarung jeweils einer Base mit ihrer biochemischen Entsprechung: Adenin paart mit Tymin, Guanin mit Cytosin. Einer dieser Stränge ist der sogenannte Lesestrang, an dem die Information abgelesen wird. Immer drei Buchstaben (Desoxyribonukleotid-Basen) ergeben ein Wort, das für eine bestimmte Aminosäure (Eiweißbaustein) steht. Mehrere Wörter bilden einen Satz, das Gen.
Übersetzt entsteht daraus ein Eiweißmolekül. Da jeder Mensch einen zweifachen Chromosomensatz besitzt, kommt auch jedes Gen - bis auf wenige Ausnahmen - zweifach vor. Man spricht hierbei von zwei Allelen, d.h. im Erbgang stammt ein Allel vom Vater, das andere von der Mutter.
Wird nun die genetische Information z.B. durch Austausch eines Basenpaares verändert, ändert sich oft auch das "genetische Wort" und es wird ein ganz anderer Eiweißbaustein in das Protein eingefügt. Der Sinn des Satzes kann dadurch in Mitleidenschaft gezogen werden oder ganz verschwinden. Abhängig von der ursprünglichen Rolle des betroffenen Eiweißes im Körper kann die Auswirkung mehr oder weniger drastisch ausfallen.
Auslöser von solchen Mutationsereignissen sind vielfältig. Es kann sich dabei um mutagene Substanzen natürlicher oder zivilisatorisch bedingter Herkunft handeln oder um Strahlung, freie Sauerstoffradikale u. v. m. Ist eine solche Genveränderung in den Keimzellen präsent und wird entweder vom Vater oder der Mutter vererbt, hat der Nachfahre dieses Elternpaares die entsprechende Mutation genau einmal im Erbgut (ein defektes Allel).
Das zweite Allel ist in diesem Falle normal. Fachleute sprechen von einer heterozygoten Mutation, da nur eines von beiden Allelen betroffen ist. Sind sowohl die Gene von Vater und Mutter betroffen, tragen also beide Allele die gleiche Mutation, so spricht man von homozygoter Mutation bzw. homozygot positivem Befund. Als homozygot negativ bezeichnet man das Vorhandensein von zwei intakten Allelen.
Einige Mutationen wirken sich auf die Funktion des durch das Gen kodierten Eiweißes aus. Eine solche Abweichung ist dann von klinischem Interesse, wenn aus ihr eine erhöhte Anfälligkeit bezüglich einer bestimmten Erkrankung resultiert bzw. ein Ungleichgewicht wichtiger physiologischer Systeme (z.B. Immunsystem, Entgiftungssysteme) entsteht. Bei einer heterozygoten Mutation ist die Auswirkung auf die physiologischen Systeme in der Regel milder als bei homozygot positiven Mutationen (Dosis-Effekt).
Tritt eine solche physiologisch bedeutsame Mutation bei über 1 % der Bevölkerung auf, spricht man von Polymorphismus.
Ein Teilbereich der modernen Prophylaxe und Therapie macht sich die Kenntnis dieser Polymorphismen zunutze, wie beispielsweise bei der Arteriosklerose oder dem Anti-Aging. Die genetische Diagnostik ermöglicht heute neue Wege in der Analyse und wird vor allem in der Vorsorge eingesetzt, bevor die Krankheit ausgebrochen ist, aber auch in der zielgerichteten Therapie bei bereits diagnostizierter Krankheit. Darüber hinaus erlaubt sie auch eine effektive, auf den Patienten zugeschnittene Nachsorge nach erfolgter Therapie.
Sehr aufschlussreich ist die Analyse von SNP's (= Single Nucleotide Polymorphism), d.h. von Mutationen, die physiologische Gleichgewichte im Körper stören. Basale Mechanismen, die einen Beitrag zum Krankheitsgeschehen leisten, können so aufgedeckt werden, wie z.B. die Entstehung freier Sauerstoff-Radikale und deren Abbau, Verstoffwechslung von Umweltgiften, gestörte Rezeptor-Liganden-Wechselwirkungen u. v. m. Genetische Diagnostik hilft somit grundlegende Schwachstellen des Körpers zu erkennen und gezielt dagegen anzusteuern.
Zur Methode der Analyse
Aus EDTA-Blut oder einer getrockneten Speichelprobe wird DNA isoliert. Je nach Test benötigt man dafür einen meist verschwindend geringen Teil der DNA. Ausschließlich dieser Teilbereich wird in einem nächsten Schritt künstlich vervielfältigt, so dass genügend Material vorliegt, um die Mutation zu untersuchen. Mittels einer für jeden Test spezifischen Enzym-reaktion wird dann das Vorhandensein der Mutation überprüft.
Diese isolierte DNA kann auch aufbewahrt werden, falls zu einem späteren Zeitpunkt weitere Untersuchungen folgen sollen (was für die Patienten eine Kostenersparnis bedeutet).
Im Folgenden soll anhand des Symptomkomplexes "Arteriosklerose" die praktische Anwendung der Gendiagnostik und ihr Nutzen dargelegt werden. |
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