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16.02.2017

Proteomik: Molekulare Muster komplexer Erkrankungen nachgewiesen

Das Helmholtz Zentrum München hat Ergebnisse der bislang größten genomweiten Assoziationsstudie zur Proteomik veröffentlicht. Ein internationales Team von Wissenschaftlern zeigt in 'Nature Communications' 539 Zusammenhänge zwischen Proteinspiegeln und genetischen Varianten. Diese Assoziationen überlappen mit Risikogenen für 42 komplexe Erkrankungen.

Netzwerk der Interaktion von Genom, Proteom und Erkrankungen. Quelle: Nature Communications / CC BY 4.0

Genomweite Assoziationsstudien (GWAS) bieten die Möglichkeit, Konzentrationsänderungen bestimmter Proteine oder Stoffwechselprodukte mit Genorten  in Zusammenhang zu bringen. Durch das Wissen über diese Gene können Verbindungen zu komplexen Erkrankungen hergestellt werden. Dabei nutzen Wissenschaftler aus, dass bislang hunderte Assoziationen genetischer Varianten mit komplexen Erkrankungen aufgezeigt worden sind. Diese Zusammenhänge sind immens wichtig,  da sie helfen, die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen aufzudecken.

„Bei der bisher weltweit größten Proteomik-GWAS haben wir zusammen mit Kollegen* Blutproben von 1.000 Teilnehmern der KORA-Studie** untersucht“, berichtet Dr. Gabi Kastenmüller. Sie ist kommissarische Direktorin und Leiterin der Metabolomics-Gruppe am Institut für Bioinformatik und Systembiologie (IBIS) des Helmholtz Zentrums München. Das Team bestimmte insgesamt 1.100 Proteine. Dr. Christian Gieger, Leiter der Abteilung Molekulare Epidemiologie (AME) am Helmholtz Zentrum München, ergänzt: „Wir fanden 539 unabhängige Assoziationen zwischen Proteinspiegeln und genetischen Varianten.“ Diese überlappen sich mit Risikogenvarianten für 42 komplexe Krankheiten, wie beispielsweise kardiovaskuläre Erkrankungen oder auch die Alzheimer-Erkrankung. 

„Unsere Ergebnisse geben neue Einblicke in die Pathomechanismen, die von verschiedensten komplexen Erkrankungen beeinflusst werden und können als Grundlage für die Entwicklung neuer Strategien zur Prädiktion und Prävention dieser Erkrankungen dienen“, ergänzt Gieger. Jetzt plant das Team, die genauen Mechanismen neuer Gen-Protein-Zusammenhänge zu untersuchen.

Weitere Informationen

* Am Helmholtz Zentrum München waren beteiligt: die Abteilung für Molekulare Epidemiologie (AME), das Institut für Epidemiologie 2 (EPI2), das Institut für Bioinformatik und Systembiologie (IBIS) sowie das Institut für Genetische Epidemiologie (IGE). Externe Partner waren das deutsche Zentrum für Diabetesforschung (DZD), das Deutsche Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung (DZHK), Weill Cornell Medicine, Qatar und Doha, Qatar.

** KORA- Studie: Die Kooperative Gesundheitsforschung in der Region Augsburg (KORA) untersucht seit 30 Jahren die Gesundheit tausender Bürger aus dem Raum Augsburg. Ziel ist es, die Auswirkungen von Umweltfaktoren, Verhalten und Genen zu verstehen. Kernthemen der KORA-Studien sind Fragen zu Entstehung und Verlauf von chronischen Erkrankungen, insbesondere Herzinfarkt und Diabetes mellitus. Hierzu werden Risikofaktoren aus dem Bereich des Gesundheitsverhaltens (u.a. Rauchen, Ernährung, Bewegung), der Umweltfaktoren (u.a. Luftverschmutzung, Lärm) und der Genetik erforscht. Aus Sicht der Versorgungsforschung werden Fragen der Inanspruchnahme und Kosten der Gesundheitsversorgung untersucht.

Original-Publikation:
Karsten Suhre et al. (2017): Connecting genetic risk to disease endpoints through the human blood plasma proteome, Nature Communications, DOI: 10.1038/ncomms14357

Das Helmholtz Zentrum München verfolgt als Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt das Ziel, personalisierte Medizin für die Diagnose, Therapie und Prävention weit verbreiteter Volkskrankheiten wie Diabetes mellitus und Lungenerkrankungen zu entwickeln. Dafür untersucht es das Zusammenwirken von Genetik, Umweltfaktoren und Lebensstil. Der Hauptsitz des Zentrums liegt in Neuherberg im Norden Münchens. Das Helmholtz Zentrum München beschäftigt rund 2.300 Mitarbeiter und ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der 18 naturwissenschaftlich-technische und medizinisch-biologische Forschungszentren mit rund 37.000 Beschäftigten angehören.

Schwerpunkt des Instituts für Bioinformatik und Systembiologie (IBIS) ist die Analyse und Interpretation großer, hochdimensionaler biologischer Datensätze, um daraus Informationen zur molekularen Grundlage von komplexen Erkrankungen zu extrahieren. In diesem Rahmen werden genetische Varianten, Expressionsmuster sowie Protein- und Metabolitenprofile und deren Zusammenhänge systematisch untersucht. Dabei entwickelt IBIS neue bioinformatische und systembiologische Methoden und Ressourcen, die die Modellierung und Visualisierung von Hochdurchsatzdaten und den daraus gewonnenen Ergebnissen ermöglichen. 

Die Abteilung Molekulare Epidemiologie (AME) analysiert populationsbasierte Kohorten und Fallstudien für bestimmte Krankheiten mit Hilfe von Genomik, Epigenomik, Transkriptomik, Proteomik, Metabolomik und funktionellen Analysen. Ziel ist, die molekularen Mechanismen komplexer Erkrankungen wie Typ-2-Diabetes oder Adipositas aufzuklären. Die Abteilung führt die Bioprobenbank der Epidemiologie und übernimmt die Probenverwaltung und -lagerung für nationale und internationale Projekte.

Fachliche Ansprechpartner:

Dr. Christian Gieger
Helmholtz Zentrum München -
Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH)
Abteilung für Molekulare Epidemiologie
Ingolstädter Landstr. 1
85764 Neuherberg
Tel. +49 89 3187 4106