Die Entdeckung der Doppelhelix und medizinischen Anwendungen

Heute vor 61 Jahren, haben James D. Watson und Francis Crick zum ersten Mal die Doppelhelixstruktur der DNA beschrieben. Ihre Arbeit stellt einen Wendepunkt für die Molekularbiologie dar und bildet die Grundlage für über Jahrzehnte exponentiel wachsende Erkenntnisse in diesem Forschungsbereich. Mehr als ein halbes Jahrhundert später ist es offensichtlich wie bahnbrechend diese Entdeckung für die moderne Medizin war.

Heute ziehen die Luxemburger Forscher, Kliniker und die IBBL (Integrated Biobank of Luxembourg) aus diesen Fortschritten Nutzen. Ihr Ziel: Eine neue Generation von Gesundheitsversorgung für die Bevölkerung einzuführen.

In den 70er Jahren, als die ersten Methoden zur DNA-Sequenzierung und DNA-Klonen beschrieben wurden, begannen Wissenschaftler herauszufinden, wie sie DNA für technologische und medizinische Anwendungen nutzen können. Diese Techniken waren maßgeblich für die schnelle Weiterentwicklung der biomedizinischen Forschung und der Biotechnologie. Ohne sie wären die forensische Wissenschaft, die Entwicklung von Impfstoffen und Medikamenten, Gentherapie und personalisierte Medizin noch meilenweit vom heutigen Stand entfernt. Insbesondere die personalisierte Medizin wäre völlig undenkbar ohne die Fortschritte jener Molekularbiologen.

Den „richtigen Patienten“, zum „richtigen Zeitpunkt“, mit dem „richtigen Medikament“ behandeln

Es herrscht heute weitgehend Übereinstimmung darüber, dass eine verallgemeinerte medizinische Behandlung keine ideale Lösung ist, weder für die Patienten noch für das Gesundheitssystem. Um das Gesundheitssystem wirklich voran zu bringen, muss der „richtige Patient“, zum „richtigen Zeitpunkt“, mit dem „richtigen Medikament“ behandelt werden. Dies entspricht genau dem Prinzip der personalisierten Medizin, welche versucht, die Versorgung der Patienten auf der Grundlage deren genetischen oder molekularen Profile individuell anzupassen. Eine Analyse möglicher Mutationen durch DNA-Sequenzierung kann beispielsweise den Ärzten die Entscheidung über die Behandlung erleichtern.

Personalisierte Medizin bleibt nach wie vor ein sehr heißes Thema

Einige sogenannte Biomarker, die die Diagnose, Prognose oder das Ansprechen auf Medikamente voraussagen können, sowie einige zielgerichtete („personalisierte“) Medikamente, sind bereits auf dem Markt. Allerdings gibt es immer noch eine riesige Anzahl an potenziellen Biomarkern und neuen zielgerichteten Therapien zu entdecken. Personalisierte Medizin bleibt also nach wie vor ein heißes Thema. Dies ist in Luxemburg nicht anders. Hier schlossen sich die Krankenhäuser, die Biobank IBBL (Integrated Biobank of Luxembourg) und die Forscher vom CRP-Santé (Centre de Recherche Public de la Santé) und dem LCSB (Luxembourg Centre for Systems Biomedicine) zusammen und gründeten 2010 das ‘Personalised Medicine Consortium’ (PMC). Mehrere Studien über Krebs, Diabetes und Parkinson werden zurzeit von den Mitgliedern des PMC durchgeführt.

Ein Beispielprojekt: Bewertung von Biomarkern für Lungenkrebs

Bei einem dieser Projekte geht es um die Identifizierung und Bewertung von Biomarkern für Lungenkrebs. Bei dieser Studie werden die Überlebenschancen von Patienten bewertet, die eine individualisierte Behandlung erhalten, basierend auf bestimmten Genmutationen. Willigen die Patienten zur Teilnahme an der Studie ein, erhält die IBBL einen kleinen Teil der Gewebeprobe, die bei einem chirurgischen Eingriff oder einer Biopsie entnommen wird. Diese Probe wird dann an ein diagnostisches Labor versand und auf bestimmte molekulare Veränderungen analysiert. Das Labor schickt die Resultate mitsamt einer Empfehlung zurück an die Ärzte, was diesen die Wahl der Behandlung erleichert. Das Projekt wird geleitet von Dr. Guy Berchem, Onkologe am Centre Hospitalier de Luxembourg (CHL) und Leiter des Labors für Experimentelle Hemato-Onkologie am CRP-Santé.

Eine Verknüpfung zwischen unseren Genen und der Umwelt

Es ist jedoch nicht nur die DNA der Patienten selbst, welche die Forscher interessiert. Zunehmend untersuchen Forscher die Art und Weise wie DNA verändert und dadurch reguliert wird - ein Bereich der Epigenetik genannt wird. Verschiedene strukturelle Veränderungen am DNA-Molekül können nämlich zur Aktivierung oder Repression bestimmter Gene führen, was einen Einfluss auf das Verhalten einer Zelle oder eines Gewebes hat. Außerdem scheint es, als ob diese Veränderungen von Umwelteinflüssen bestimmt werden können. Ein weiterer Bereich, der unsere Gene mit der Umwelt verknüpft, und der viel an Aufmerksamkeit gewonnen hat, ist das Mikrobiom - die gesamten Gene von Mikroben auf und im menschlichen Körper.

Als „unsere zweites Genom“ bekannt, wurde das Mikrobiom mit mehreren Krankheiten, darunter Diabetes und bestimmte Krebsarten, in Verbindung gebracht. Dies ist ein weiterer Bereich, in dem die luxemburger Forschungsgemeinschaft sehr aktiv geworden ist. So untersuchen zwei gemeinsame Forschungsprojekte der IBBL und des LCSB die Rolle des Mikrobioms in der Entwicklung von Diabetes. Neben der personalisierten Medizin, stellt das Mikrobiom den zweiten roten Faden der Forschungprogramme und der Strategie der Biobank für die kommenden Jahre dar.

Autor: Arnaud d'Agostini, Sarah Weiler
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