Eine Gruppe von Forschern der Oregon Health & Science University (Ohsu) hat den größten Atlas genetischer Mutationen in gesundem menschlichem Gewebe erstellt. Mit Hunderten von Spendern ist der Leitfaden der umfassendste, der jemals erstellt wurde, und könnte zu einer besseren Diagnose und Behandlung von Krankheiten führen, die mit „Pech“ oder „schlechten Gewohnheiten“ verbunden sind, heben die Autoren hervor. Die Ergebnisse der Arbeit werden auf veröffentlicht Wissenschaft.
Zukunftsperspektiven
Der Atlas ist der bisher größte, gemessen an der Gesamtzahl der Gewebeproben und der Anzahl der entnommenen Spender, und weist den Weg dorthin Verständnis der genetischen Grundlagen krebsassoziierter Erkrankungen und unzählige Zustände im Zusammenhang mit zellulären Fehlfunktionen, einschließlich Alterung. Es könnte möglicherweise nützlich sein, um krankheitsverursachende genetische Mutationen umzukehren, sagen Experten. Apropos genetische Veränderungen, die Krankheiten zugrunde liegen: „Es gibt jetzt eine Vielzahl von Technologien, die es uns ermöglichen, Änderungen am Genom vorzunehmen“, bemerkt der leitende Autor Don Conrad, außerordentlicher Professor an der Ohsu School of Medicine. „Möglicherweise ist es möglich, diese Mutationen, die wir durch Pech oder schlechte Angewohnheiten erworben haben, zu ändern und sie wieder so zu machen, wie sie vorher waren.“
Genotyp-Gewebeexpression
Die Forscher erstellten den Atlas unter Verwendung von 54 Gewebe- und Zelltypen, die alle nach dem Tod von 948 Menschen katalogisiert wurden, die ihre Körper der Wissenschaft für das Genotyp-Gewebe-Expressionsprogramm der National Institutes of Health (NIH) gespendet hatten. Experten beobachten, dass jede Person im Moment der Empfängnis als einzelne Zelle beginnt und einen DNA-Bauplan im Kern dieser ersten befruchteten Zelle trägt. Unter Verwendung dieser ursprünglichen DNA-Anweisungen teilt und repliziert sich die Zelle in riesige Gruppen von Zellen, die unterschiedliche Gewebe bilden, die einzigartige Funktionen im Körper erfüllen. Ein Mensch besteht zu jeder Zeit aus ungefähr 30 Billionen Zellen, und im Laufe seines Lebens produziert dieselbe Person Billiarden von Zellen.
Das „somatische Mosaik“
Im Laufe der Zeit wird eine einzelne Zelle immer wieder beschädigt. In einigen Fällen repariert es sich tausende Male am Tag. Und „hin und wieder macht er beim Reparieren der DNA einen Fehler oder es geht etwas verloren und diese Veränderung pflanzt sich fort“, erklärt Conrad. „Unsere Arbeit gibt uns einen Einblick in das Ausmaß, in dem diese Veränderungen in verschiedenen Organen und Geweben und in verschiedenen Lebensabschnitten auftreten.“ Diese Situation ist als „somatisches Mosaizismus“ bekannt und ist das Ergebnis von Zellen, die vom ursprünglichen DNA-Bauplan mutieren. Bisher wurde die genetische Forschung zur Untersuchung von Mutationen, die postzygotisch oder nach der Befruchtung auftreten, im Allgemeinen in Biopsien von Krebsgewebe wie Hautmelanomen und Lungenkrebs oder in leicht zugänglichem Gewebe wie Blut durchgeführt.
Im Laufe des Lebens
Der neue Atlas hingegen eröffnet ein Untersuchungsfeld zu den im Laufe des Lebens auftretenden Mutationen. „Der Weg von einer einzelnen Zelle zu einem Baby ist ein außergewöhnlicher Prozess“, sagt die Hauptautorin Nicole Rockweiler, jetzt Assistenzprofessorin am Broad Institute of Massachusetts Institute of Technology und der Harvard University. „Wenn Sie Schichten von Mutationen hinzufügen, die in einem so wichtigen Teil unseres Lebens auftreten, ist es erstaunlich, dass wir am Ende der Schwangerschaft ziemlich gut daraus hervorgehen können“, reflektiert er. Um den neuen Atlas zu erstellen, konnten die Forscher nachverfolgen, wo Mutationen auftraten, indem sie sie auf einem „Entwicklungsbaum“ abbildeten und sie über Gewebe und mehrere Personen hinweg indizierten. Experten fanden heraus, dass viele Mutationen mit zunehmendem Alter systematisch und etwas vorhersehbar auftraten, obwohl etwa 10 % der Mutationen das Ergebnis von etwas zu sein schienen, das einem Individuum innewohnt, seien es Gene oder Umwelt. Eine weitere Beobachtung war, dass die meisten nachweisbaren Mutationen später im Leben auftraten, obwohl viele vor der Geburt auftraten. Und noch einmal: „Einige Gewebe, wie die Speiseröhre und die Leber, erwerben viele Mutationen, während andere, wie das Gehirn, weniger erwerben“, schreibt Rockweiler in einem Beitrag auf der Conrad Lab-Website, in dem die Forschung beschrieben wird. „Das ist sinnvoll, weil Speiseröhre und Leber vielen Umweltgiften ausgesetzt sind; Hier müssen die Zellen die Nachricht in einer lauten Umgebung übermitteln. Selbst eine geringe Anzahl von Mutationen im Gehirn macht Sinn, da das Gehirn hauptsächlich aus Zellen besteht, die sich nicht replizieren.“