Wenn nur ein Zwilling erkrankt

Eineiige Zwillinge teilen die gleichen Gene, beispielsweise für dicke Wimpern oder eine spitze Nase – sowie die Gene, die das Risiko für Krankheiten erhöhen. Aber manchmal befällt rheumatoide Arthritis, Krebs oder eine andere Krankheit einen Zwilling und den anderen nicht. Was führt zu solch scheinbar kapriziösen Schicksalsschlägen?

Genexpressionsstudien bei eineiigen Zwillingen könnten helfen zu erklären, warum in manchen Fällen nur einer von ihnen erkrankt. (Bildnachweis: istockphoto.com/rbouwman)

Neue Forschungen zum Vergleich der Genexpression bei eineiigen Zwillingen, bei denen nur ein Zwilling eine Krankheit hat, versuchen diese Frage zu beantworten und untersuchen, wie die Umwelt oder andere Faktoren mit den Genen interagieren, um das Krankheitsrisiko zu erhöhen.



Eine solche Studie, die diesen Monat in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Arthritis und Rheuma , hat drei neue Gene identifiziert, die an rheumatoider Arthritis beteiligt sind. Es könnte schließlich Aufschluss über die Faktoren geben, die die Krankheit bei genetisch anfälligen Personen auslösen.

Viele Krankheiten werden durch eine Kombination von Umwelt- und genetischen Faktoren verursacht. Bei rheumatoider Arthritis zum Beispiel könnte ein Allergen oder Virus bei einer genetisch anfälligen Person die Expression von Genen auslösen, die Entzündungen und andere Probleme verursachen, sagt Eric Matteson , ein Rheumatologe an der Mayo Clinic in Rochester, NY.

Eineiige Zwillinge bieten einen idealen Rahmen, um dieses komplexe Zusammenspiel zu studieren. Obwohl sie dieselben Gene teilen, unterscheiden sie sich manchmal darin, wie diese Gene exprimiert werden. In der jüngsten Studie untersuchten Wissenschaftler der University of Michigan 11 Zwillingspaare, von denen ein Mitglied an rheumatoider Arthritis litt, einer Autoimmunerkrankung, die das Gewebe der Gelenke zerstört. Experten sagen, dass die Genetik für etwa 60 Prozent des Auftretens der Krankheit verantwortlich ist, während andere Faktoren wie Infektionen oder die Exposition gegenüber Toxinen für die restlichen 40 Prozent verantwortlich sind. Und beide Mitglieder eines eineiigen Zwillingspaares haben normalerweise nicht die Krankheit; Wenn ein Zwilling es hat, wird es der andere in etwa 15 Prozent der Fälle haben. Das ist ein starker Hinweis darauf, dass neben den Genen noch etwas anderes passieren muss, sagt Joseph Holoschitz, ein Rheumatologe an der University of Michigan Medical School in Ann Arbor, der die Studie leitete. Was das ist, wissen wir noch nicht.

Holoshitz und sein Team analysierten die Genexpressionsmuster in jedem Duo und suchten nach Genen, die bei Patienten mit der Krankheit entweder unter- oder überexprimiert waren. Sie fanden drei bisher nicht identifizierte Kandidaten, die in den Gelenken des betroffenen Zwillings stark exprimiert wurden. Ein Gen kodiert für ein Enzym, von dem angenommen wird, dass es Cortisol, eine entzündungshemmende Verbindung, neutralisiert. (Bei Patienten mit rheumatoider Arthritis ist seit langem ein Cortisolmangel bekannt.) Ein weiteres Gen kodiert für ein Protein, das die Bildung neuer Blutgefäße erleichtert, die Teil des Entzündungsprozesses bei der Krankheit ist. Es wird angenommen, dass das dritte Gen an der Verdauung von Proteinen beteiligt ist und zur Gewebezerstörung am Gelenk beitragen könnte.

Die Forscher sind sich noch nicht sicher, was diese Unterschiede in der Genexpression auslöst. Aber epigenetische Veränderungen – nichtgenetische Faktoren, die die Art und Weise verändern, wie DNA verpackt oder markiert wird – sind wahrscheinlich ein Schuldiger. Es könnte sein, dass der erkrankte Zwilling zu einem bestimmten Zeitpunkt in seinem Leben epigenetische Veränderungen bestimmter Gene aufwies, die beim gesunden Zwilling nicht vorkamen, sagt Holoshitz. Epigenetische Veränderungen können zufällig oder durch Umwelteinflüsse erfolgen.

Mehrere Experten sagen, die Ergebnisse seien spannend, aber vorläufig. Es wird wichtig sein, diese Gene genauer und in anderen Populationen zu untersuchen, um zu versuchen, ihre Rolle bei Krankheiten zu bestätigen und zu verstehen, sagt Lindsey Criswell, ein Wissenschaftler, der Arthritis an der University of California in San Francisco untersucht. Sie fügt hinzu, dass es unklar ist, ob die abnormalen Expressionsmuster eine Folge der Krankheit waren oder tatsächlich zu ihrem Ausbruch führten, da die Forscher Probanden untersuchten, die die Krankheit bereits entwickelt hatten. Die Untersuchung von Patienten, bei denen in den frühesten Stadien der rheumatoiden Arthritis diagnostiziert wurde, könnte helfen, dies herauszufinden, sagt sie.

Größere Studien laufen bereits. Frederick Miller , Chef der Die Environmental Autoimmunity Group am National Institute of Environmental Health Sciences in Bethesda, MD, leitet eine Studie an Zwillingen und Geschwistern mit rheumatoider Arthritis, Lupus und Sklerodermie, um die spezifischen Umweltbelastungen und genetischen Faktoren zu bestimmen, die zu diesen Krankheiten beitragen. Sein Team wird sich einige der Gene ansehen, die in der Michigan-Studie hervorgehoben wurden. Sobald sie spezifische Umweltauslöser für die Krankheiten identifiziert haben, werden sie versuchen, eine Verbindung zwischen den beiden zu finden.

Miller sagt, die Michigan-Studie sei ein Beweis dafür, dass dieser Ansatz neue Proteine ​​und Gene identifizieren kann, die an Krankheitsprozessen beteiligt sind. Er fügt hinzu, dass die Studie einzigartig war, weil die Wissenschaftler 11 geeignete Zwillingspaare finden konnten – eine herausfordernde Aufgabe für eine relativ seltene Krankheit. Eine Handvoll solcher Zwillingsstudien wurden zu Autismus, Multipler Sklerose und anderen Krankheiten durchgeführt, aber die meisten konzentrierten sich auf weniger Paare.

Auch Holoshitz plant weitere Experimente. Er will unter anderem herausfinden, ob das Blockieren der Schuldigen-Gene helfen kann, Schmerzen und Entzündungen bei Arthritis zu verlangsamen.

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