Welche Gene können uns über Herzerkrankungen erzählen?

Es besteht ein enormes Interesse daran zu lernen, was unsere Gene uns über uns erzählen können. Möchten Sie nicht wissen, ob Sie ein unregelmäßiges Gen („Genvariante“) haben, das extrem hohes Cholesterin verursacht oder Ihr Blutgerinnsel leichter macht, bevor es mit einem Standardbluttest nachgewiesen werden könnte? Wäre es nicht hilfreich zu wissen, ob Sie in einem jungen Alter einem zukünftigen Herzinfarkt ausgesetzt sind, so dass Sie eine Behandlung beginnen könnten, um dies zu verhindern?

Das Versprechen der genomischen Sequenzierung und die Art und Weise, wie damit effektivere Behandlungsmethoden für eine Einzelperson geschaffen werden können, ist sehr aufregend - im Wesentlichen die Personalisierung der Pflege. Krebsmediziner nutzen bereits die genetischen Informationen aus den Tumoren einer Person, um die für sie wirksamsten Medikamente auszuwählen. Die personalisierte Medizin steckt jedoch noch in den Kinderschuhen und wird in der Kardiologie noch nicht weit verbreitet. Warum? Denn je mehr wir lernen, desto mehr Fragen haben wir.

Lernen, was Gene zu sagen haben

Unsere DNA ist unglaublich komplex. Jeder von uns hat drei Millionen Basenpaare von Genen. Um zu wissen, welche Genpaare anormal sind, mussten wir zuerst lernen, wie normale Gene aussehen. Glücklicherweise konnten engagierte Genetiker mithilfe von leistungsstarken Computern die DNA kartieren. Ausgefeilte Maschinen können diese komplexen Codes sehr schnell lesen - und der Prozess, dessen Abschluss 13 Jahre dauerte, kann nun an einem Tag erledigt werden.

Als Nächstes begannen diese Wissenschaftler, nach unregelmäßigen Genen zu suchen, die bei Menschen mit bestimmten Krankheiten auftraten, um eine Verbindung zwischen der Mutation und dem Zustand herzustellen. Dies ist, als würde man auf den Seiten eines Buches Tippfehler finden - jeder hat mehrere Tippfehler in seiner DNA.

Wir haben jedoch gelernt, dass die Verbindung nicht immer unkompliziert ist. Wir haben zum Beispiel mehrere Genvarianten gefunden, die zu hypertrophischer Kardiomyopathie führen, einer Erkrankung, bei der der Herzmuskel verdickt, sich vergrößert und letztendlich versagt. Wir wissen seit langem, dass nicht jeder, der diese Genvariante trägt, die Krankheit entwickelt. Dies gilt auch für andere Genvarianten.

Wissenschaftler fanden kürzlich heraus, dass eine Genvariante bei der hypertrophen Kardiomyopathie einige Rassen betreffen kann, andere jedoch nicht. Zum Beispiel können kaukasische Menschen, die eine Genvariante haben, eine Krankheit entwickeln, während Schwarze mit derselben Genvariante dies möglicherweise nicht tun. Wir wissen nicht genau warum. So kann das Vorhandensein einer Genvariante bei manchen Menschen andere Auswirkungen haben - was bedeutet, dass andere Faktoren eine Rolle spielen können.

Darüber hinaus gibt es eine Vielzahl von Krankheiten, die scheinbar genetisch bedingt sind, da sie familiär verlaufen, aber die Genvarianten, die sie verursachen, konnten nicht identifiziert werden. Es ist wahrscheinlich, dass mehrere Genvarianten involviert sind.

Fortschritte machen

Vom Herzen her haben wir aus seltenen Mutationen am meisten gelernt. Diese Entdeckungen haben zu einem besseren Verständnis geführt, wie die Natur diese Probleme korrigieren kann. Es gibt viel Hoffnung, dass wir diese Erkenntnisse nutzen können, um neue Medikamente zur Behandlung dieser Krankheiten zu entwickeln.

Zum Beispiel wurde eine Genvariante vor einem Jahrzehnt als mit der Unfähigkeit der Leber, Cholesterin aus dem Blutkreislauf zu entfernen, identifiziert. Menschen mit dieser Mutation haben sehr hohe Cholesterinwerte im Blut. Diese Entdeckung wurde verwendet, um eine neue Klasse von Cholesterin-Medikamenten, die sogenannten PCSK9-Inhibitoren, zu schaffen, die Patienten mit der Mutation helfen, Cholesterin zu metabolisieren.

Das Medikament verhindert, dass ein Protein namens PCSK9 den normalen Cholesterin-Clearance-Mechanismus in der Leber stört. Es dauerte weniger als ein Jahrzehnt von der Entdeckung des PCSK9-Weges bis zur Herstellung eines Medikaments, das bei Patienten verwendet werden konnte. Dies wäre ohne Kenntnis des genetischen Codes nicht möglich gewesen.

Genetische Studien bringen uns auch der Suche nach einer Behandlung für hypertrophe Kardiomyopathie näher. Es wurde eine innovative Behandlung entwickelt, bei der kleine Moleküle verwendet werden, um dort zu lokalisieren, wo sich die Genvariante befindet. Wenn Katzen, die anfällig für diese Krankheit sind, dieses Mittel erhalten, fällt die Chance, dass sie ein vergrößertes Herz entwickeln, ab.

Der nächste Schritt besteht darin, die Formel an Menschen zu testen, bei denen ein Risiko für die Krankheit besteht. Wenn die Behandlung wirksam ist, ist dies ein Durchbruch bei der Verhinderung der hypertrophen Kardiomyopathie. Für diejenigen, die eine höhere Wahrscheinlichkeit haben, diese Krankheit zu entwickeln, steht derzeit keine Behandlung zur Verfügung, da sie die Genvariante tragen. Entwicklungen wie diese sind sehr aufregend, da sie unseren Ansatz der Patientenversorgung von reaktiv zu proaktiv verändern.

Was wir nicht wissen

Wenn wir uns der Beziehung zwischen Genmutationen und Krankheiten nähern, kommt ein dritter Faktor hinzu, der die Sache komplizierter macht - wie unsere Gene mit der Umwelt und unserem täglichen Leben interagieren.Das Sammeln dieses Wissens erfordert einen systematischen Ansatz für klinische Studien und viele Jahrzehnte, um Antworten zu erhalten.

Letztendlich hoffen wir jedoch, dass sie uns helfen werden, einige grundlegende Fragen zu verstehen, zum Beispiel, warum manche Menschen, die entweder rauchen, verschmutzte Luft einatmen oder schlechte Diäten nehmen, eine Herzkrankheit bekommen, während andere dies nicht tun. Die gute Nachricht ist, dass neuere Studien auch darauf hinweisen, dass gesunde Gewohnheiten, wie regelmäßige Bewegung und gesunde Ernährung, die Risiken der Entwicklung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen überwinden können, die durch Genvarianten „vererbt“ werden.

Die Lücken füllen

Es fehlen viele Teile des DNA-Puzzles. Glücklicherweise gibt es einige große Anstrengungen, um genomische Daten zu sammeln und zu analysieren. Das ultimative Ziel besteht darin, Ärzten das Wissen zu vermitteln, das sie zur Behandlung von Patienten benötigen, die an einer bestimmten Krankheit leiden.

Eine Anstrengung wird als Precision Medicine Initiative oder "All of Us" bezeichnet. Es ist ein einzigartiges Projekt, das darauf abzielt, individuelle Unterschiede in den Genen, der Umgebung und dem Lebensstil zu identifizieren. Das Projekt wird bundesweit eine Million oder mehr Teilnehmer einschreiben, die bereit sind, biologische Proben, genetische Daten sowie Informationen zu Ernährung und Lebensstil mit Forschern über ihre elektronischen Krankenakten auszutauschen. Es ist zu hoffen, dass die durch dieses Programm gesammelten Informationen zu einer präziseren Behandlung vieler Krankheiten führen werden.

Günstiger testen

Die Kosten für die DNA-Sequenzierung sind von Tausenden Dollar auf Hunderte von Dollar gesunken - und sinken weiter. Da die niedrigeren Preise DNA-Tests für den Durchschnittsbürger zugänglich machen, werden wir wahrscheinlich mehr Direkt-zu-Verbraucher-Marketing sehen, das es Familien ermöglicht, einige genetische Krankheitsrisiken zu erkennen, ähnlich wie Sie bereits DNA-Tests zur Ermittlung Ihrer Abstammung verwenden können. Wir lernen immer noch, welche Auswirkungen das Erhalten von Informationen über das Krankheitsrisiko auf die Gesundheit und das Wohlbefinden der Menschen haben kann.

In der medizinischen Welt versuchen wir herauszufinden, wie DNA-Tests verwendet werden können, um Informationen zu erhalten, die wir nicht durch andere Arten von Tests erhalten können. Sobald wir die Informationen erhalten haben, müssen wir wissen, was wir damit machen sollen. Ein gutes Beispiel ist die familiäre Hypercholesterinämie. DNA-Tests haben gezeigt, dass drei Prozent der Menschen ein erhöhtes Risiko für diesen Zustand haben, der gefährlich hohe Cholesterinwerte im Blut verursacht. So:

• Sollte jeder getestet werden, um diese drei Prozent zu finden?
• Ist das besser als ein normaler Blutcholesterintest und eine sorgfältige Familienanamnese?
• Was ist, wenn ein DNA-Test feststellt, dass Sie ein um fünf Prozent höheres Risiko für eine andere Form von Herzerkrankungen haben?
• Ist dieses erhöhte Risiko so hoch, dass Sie behandelt werden sollten?

Fragen wie diese müssen beantwortet werden, bevor wir DNA-Tests verwenden können, um unseren Behandlungsansatz zu rechtfertigen.

Vorwärts bewegen

Wir haben gerade erst begonnen, an der Oberfläche zu kratzen, aber wir erwarten, dass die Genetik die Art und Weise, wie Kardiologen Patienten und ihre Familien mit bestimmten Formen von Herzkrankheiten wie Herzinsuffizienz bewerten, letztendlich ändern wird. Jeder fünfte Erwachsene entwickelt ein Herzversagen. Und die Krankheit betrifft die Kinder von jedem vierten Patienten mit Herzinsuffizienz. Wir möchten diese Personen identifizieren, bevor sie an Herzversagen leiden.

Dank vieler aufregender Neuerungen in Wissen und Technologie können wir dieses enorm komplizierte Rätsel lösen. Das Potenzial von Gentests zu erkennen, ist eine schwierige, aber aufregende Aufgabe. Alle freuen sich auf Fortschritte.

Dr. Tang ist Kardiologe am Heart and Vascular Institute der Cleveland Clinic, dem landesweit größten Programm für Kardiologie und Herzchirurgie, das von US News & World Report eingestuft wurde. Er ist auch Direktor des Zentrums für klinische Genomik.