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Genetik Pädiatrie Wissenschaft

Neues Legasthenie-Gen identifiziert

Genetische Einflüsse spielen eine große Rolle bei der Entstehung einer Lese- und Rechtschreibstörung (Legasthenie). Ein internationales Team von Wissenschaftlern hat jetzt ein weiteres Gen identifiziert, das in diesen Prozess involviert ist. Betroffene Kinder leiden häufig unter Ausgrenzung und Stigmatisierung, etwa 40% von ihnen erkranken psychisch.

„Dabei haben molekulargenetische Untersuchungen schon längst gezeigt, dass genetische Einflüsse   eine wichtige Rolle bei der Entstehung einer Legasthenie spielen“, so Humangenetiker (und Legastheniker) Tiemo Grimm, Universität Würzburg. „Ist ein Kind in der Familie von einer Legasthenie betroffen, so sind in gut 40 Prozent der Fälle auch Geschwister oder ein Elternteil betroffen“. Bisher sind über 20 verschiedene Gene bzw. Genorte bekannt, die eine Rolle bei der Entstehung einer Legasthenie spielen. 

Wissenschaftler haben diese Liste jetzt um einen weiteren Eintrag verlängert. In einer gut dokumentierten Familie, in der über vier Generationen hinweg Legasthenie auftritt, haben sie einen neuen Genort nachgewiesen. „Bei den Betroffenen dieser Familie wurde eine spezifische Nukleotidvariante in einer Sequenz des SPRY1-Gens gefunden, einem Gen, welches im Gehirn exprimiert wird“, so Grimm. Diese Sequenzveränderung könnte die Expression des SPRY1-Genproduktes beeinflussen.
Auch wenn sich daraus keine direkte Konsequenz oder eine Therapie der Legasthenie ergibt, liefert die Entdeckung ein neues Puzzlestückchen für das Gesamtbild der Vorgänge im Gehirn. „Die Legasthenie entsteht in engem Zusammenhang mit der biologischen Reifung des zentralen Nervensystems, wobei Besonderheiten der auditiven und der visuellen Informationsverarbeitung sowie wahrscheinlich auch der zeitlichen Vorgänge im zentralen Nervensystem eine Rolle spielen“, so Grimm.

Referenzen: JMU Würzburg, Universitätsklinik Würzburg
A Novel Locus and Candidate Gene for Familial Developmental Dyslexia on Chromosome 4q, Zeitschrift für Kinder- und Jugendpsychiatrie und Psychotherapie (2020), 48:478-489; https://doi.org/10.1024/1422-4917/a000758

#legasthenie #rechtschreibschwäche #gehirn #leseschwäche #medizin #medimpressions 

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Genetik Wissenschaft

Signal an fettessende Fresszellen

Fettleibigkeit (Adipositas) ist weltweit ein ernstes Gesundheitsproblem und ein Risikofaktor für zahlreiche Krankheiten. Zentral für die Entstehung von Adipositas ist das Fettgewebe, das Fettzellen (so genannte Adipozyten, die auf die Fettspeicherung spezialisiert sind) und Makrophagen („Fresszellen“ des Immunsystems, die typischerweise mit der Zerstörung von Mikroben in Verbindung gebracht werden) umfasst.

Ein Team von Wissenschaftlern der MedUni Wien konnte nun gemeinsam mit Forschern aus Polen, Deutschland, Australien und Österreich die Signalwege aufdecken, die für die Entstehung eines nützlichen Typs von Fettgewebsmakrophagen (Adipose Tissue Macrophages, kurz ATMs) bei Adipositas verantwortlich sind, der die Lipotoxizität verhindert. Die Lipotoxizität ist der Prozess, bei dem sich Fettmoleküle in nicht-adipösen Gewebe ablagern.

Mit dem passenden Signal (PI3K-Signalweg) kann man Fresszellen im Körper dazu bringen, sich zu professionellen Fettessern zu entwickeln, berichtet Gernot Schabbauer, MedUni Wien. Dadurch wird verhindert, dass Fett ins Blut gelangt und sich ungünstigerweise im falschen Gewebe (im Nicht-Fett-Gewebe) ablagert, erklären die Forscher.

Sie fanden heraus, dass eine Daueraktivität des PI3K-Signalwegs Fresszellen im Fettgewebe dazu veranlasst, erhöhte Mengen des „Fressrezeptors MARCO“ an ihren Oberflächen zu bilden. Dadurch werden sie zu professionellen Fettessern, nehmen Fett auf und bauen es ab, bevor es in den Blutkreislauf gelangt. 

In anschließenden Studien soll nun festgestellt werden, ob die PI3K-Signalgebung die Makrophagen-Population nicht nur im Tiermodell, sondern auch beim Menschen nachhaltig beeinflussen kann. 

Referenzen: MedUni Wien; CeMM; Universität Graz; Universität Warschau; Universität Sydney, Universität New South Wales
The PI3K pathway preserves metabolic health through MARCO-dependent lipid uptake by adipose tissue macrophages; Nature Metabolism 16.11.2020; https://www.nature.com/articles/s42255-020-00311-5

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Genetik Immunologie Wissenschaft

Rätselhafte Immunzellen… bleiben rätselhaft

Bislang wurde den sogenannten doppelt negativen T-Zellen (DNT) in der Forschung nur wenig Beachtung geschenkt. Sie waren vor allem von Patienten mit Autoimmun-Lymphoproliferativem Syndrom (ALPS) bekannt. Bei dieser Erkrankung verhindert ein genetischer Fehler, dass T-Zellen ein sogenanntes Todessignal erhalten und absterben. „Es wurde vermutet, dass es sich bei DNT-Zellen um normale T-Zellen handelt, die gewisse Zell-Marker verloren haben. Sie schienen aufgrund des gestörten Signalwegs bei ALPS-Patienten den richtigen Zeitpunkt für ihren planmäßigen Zelltod zu verpassen und sich in den Lymphknoten anzusammeln, bis diese tumorartig anschwellen“, erläutert Dr. Anne Rensing-Ehl, Universitätsklinikum Freiburg. 

Mittels aufwändiger Analysen konnte nun jedoch nachgewiesen werden, dass es sich bei DNT-Zellen entgegen der bisherigen Annahme um eine eigene Form aktiver, stark wachsender Zellen handelt, die sich vermutlich nicht an üblichen Immunantworten gegen Infektionen beteiligen. In kleinen Mengen werden sie bereits in Neugeborenen gebildet und vom Zelltod induzierenden Molekül FAS in Schach gehalten. Wird dieses Molekül fehlerhaft gebildet, kommt es zur ALPS-Erkrankung mit stark anschwellenden Lymphknoten. „Unsere neuen Kenntnisse der aktiven Signalwege und des tumorähnlichen Stoffwechsels der DNT-Zellen liefern wichtige Ansatzpunkte für die zielgerichtete Therapie von ALPS-Patienten“, sagt Rensing-Ehl. 

Jetzt wollen die Forscher noch genauer untersuchen, warum der menschliche Körper diese sich übermäßig vermehrenden T-Zellen bildet, um sie dann aber rasch wieder in den Zelltod zu schicken. „Die scheinbar funktionslosen DNT-Zellen geben uns noch einige Rätsel auf, von denen wir uns weitere Einblicke in die Funktionsweise des Immunsystems erhoffen“, so Rensing-Ehl.

Referenzen:
Universitätsklinikum Freiburg; A distinct CD38+CD45RA+ population of CD4+, CD8+ and double-negative T cells is controlled by FAS; J Exp Med. 2020 Nov 10;218(2); Epub ahead of print; https://doi.org/10.1084/jem.20192191

#immunsystem #immunzellen #alps #tzellen #zelltod #lymphknoten #medizin #medimpressions 

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Genetik Psychologie Wissenschaft

Kindheitstrauma: Zellveränderungen werden nicht weitervererbt

Missbrauch, Misshandlung und Vernachlässigung in der Kindheit haben nicht nur psychische Folgen für die Betroffenen. Sie können auch zu biologischen Veränderungen im Stoffwechsel führen, die sich auf die Nachkommen auswirken. Forschende der Universitäten Ulm und Innsbruck haben nun untersucht, wie sich belastende Kindheitserfahrungen auf den mitochondrialen Energiestoffwechsel der Immunzellen von Müttern auswirken. Außerdem wollten sie wissen, ob sich solche bioenergetischen Veränderungen in den „Kraftwerken“ der Zellen auch bei den Kindern nachweisen lassen. 

Das Ergebnis dieser Untersuchung war für die Forschenden ermutigend: „Die biologischen Veränderungen in der zellulären Energieproduktion ließen sich zwar für Mütter mit Missbrauchs- und Misshandlungserfahrungen nachweisen, aber nicht für deren Kinder,“ fasst Prof. Iris-Tatjana Kolassa, Leiterin der Abteilung für Klinische & Biologische Psychologie an der Universität Ulm, die Resultate der Untersuchung zusammen. Möglicherweise greifen hier biologische Resilienzfaktoren, die sich protektiv auf die Mitochondrien in den Immunzellen der Kinder auswirken. Diese Untersuchungen müssen nun auf Stichproben mit klinisch-relevantem Schweregrad erweitert werden, um auch hier eine gesundheitliche Belastung der Kinder durch die Mutter ausschließen zu können“, so Dr. Alexander Karabatsiakis, Universität Innsbruck. 

Referenzen:

Universität Ulm, Universität Innsbruck

Childhood maltreatment is associated with changes in mitochondrial bioenergetics in maternal, but not in neonatal immune cells. PNAS,Oct 2020 https://doi.org/10.1073/pnas.2005885117

#kindheitstrauma #missbrauch #mitochondrien #vererbung #zellveränderung  #energiestoffwechsel #resilienz #medizin #medimpressions

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Digital Health Genetik Wissenschaft

Wenig Vertrauen in den Austausch von Genomdaten

Die Zukunft der Genomforschung könnte in Gefahr sein, belegt die bisher größte Umfrage zum Thema die von der Cambridge University u.a. in Zusammenarbeit mit der Politikwissenschafterin Barbara Prainsack von der Universität Wien durchgeführt wurde. Die meisten Menschen haben  nach wie vor wenig Vertrauen in den für die Genomforschung nötigen Datenaustausch. Weniger als die Hälfte der Befragten möchte ihre genetischen Informationen für mehr als einen Zweck verwendet wissen. Um die Einstellung der Öffentlichkeit gegenüber der Genomforschung und der gemeinsamen Nutzung von Daten zu ermitteln, haben Forscher insgesamt 36.268 Menschen in 22 Ländern und insgesamt 15 Sprachen befragt.

Insgesamt gaben etwa zwei von drei Befragten an, dass sie mit dem Themenbereich der Genetik und Genomik nicht vertraut sind. 52 Prozent der Befragten sagten, sie seien bereit, Ärzten  anonym ihre DNA und medizinische Informationen zu Forschungszwecken zur Verfügung zu stellen,  zwei von drei Befragten würden diese Daten gewinnorientierten Unternehmen wie etwa Pharmafirmen zur Verfügung zu stellen.

Dieses mangelnde Vertrauen in die Art und Weise, in der Daten (auch grenzüberschreitend) geteilt werden, hemmt die Genomforschung erheblich. Denn diese ist darauf angewiesen, dass Kliniker gemeinnützige und gewinnorientierte Forschung weltweit miteinander teilen können. Prainsack dazu: „Es geht nicht nur darum, das Vertrauen der Bevölkerung zu erhöhen. Es geht darum, sicherzustellen, dass Forschungsinstitutionen Daten auf vertrauenswürdige Weise verwenden und teilen, und dass selbst bei gewinnorientierter Forschung ein Teil des Profits zurück in die Hände der Allgemeinheit gelangt.“

Referenzen:
Cambridge University, Universität Wien, Universität Aachen
https://medienportal.univie.ac.at/presse/aktuelle-pressemeldungen/detailansicht/artikel/menschen-haben-wenig-vertrauen-beim-austausch-von-genom-daten/;
Global public perceptions of genomic data sharing: what shapes the willingness to donate DNA and health data? American Journal of Human Genetics; https://www.cell.com/ajhg/fulltext/S0002-9297(20)30292-5

#gesundheitsdaten #forschung #innovation #molekulargenetik #datenaustausch #vernetzung #genomforschung #genetik #medizin #medimpressions

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Genetik Neurologie Wissenschaft

Autismus: Genveränderung beeinflusst „Kuschelhormon“

Forschende am Biozentrum der Universität Basel haben einen neuen Zusammenhang zwischen einer Genveränderung und abweichendem Sozialverhalten bei Autismus entdeckt. Es gibt zahlreiche genetische Faktoren für die Entstehung von Autismus. Dazu zählen Hunderte verschiedene Gene. Die Mechanismen, wie diese Vielzahl genetischer Veränderungen mit den Symptomen von Autismus zusammenhängen, sind allerdings noch weitgehend unklar.

Ein Forschungsteam am Biozentrum der Universität Basel hat nun in Versuchen mit Mäusen eine unerwartete Verbindung zwischen dem Gen Neuroligin-3 und dem Oxytocin-Signalweg aufgedeckt. Das Hormon Oxytocin steuert bei Säugetieren das Sozialverhalten und wird auch als ’Kuschelhormon’ bezeichnet. Wie sich herausstellte, verändert der Verlust von Neuroligin-3 die Reaktion der Nervenzellen auf Oxytocin und reduzierte die Zahl der Interaktionen zwischen den Tieren.

Darüber hinaus konnte das Forschungsteam zeigen, dass sich die Veränderung im Oxytocin- System bei den Mäusen mit Neuroligin-3-Mutation durch die Behandlung mit einem pharmakologischen Hemmstoff der Proteinsynthese wieder beheben lässt. Das Sozialverhalten der Mäuse normalisierte sich daraufhin. Derselbe Hemmstoff wirkte sich auch in einem zweiten Mausmodell für Autismus positiv auf die Verhaltensweise aus.

Die Ergebnisse zeigen neue Wege wie sich bestimmte Aspekte des Sozialverhaltens bei Autismus möglicherweise – falls gewünscht – behandeln lassen könnten.

Referenz:
Universität Basel
Scheiffele P et al.: Rescue of oxytocin response and social behavior in a rodent model of autism, Nature 5.8.2020;
https://doi.org/10.1038/s41586-020-2563-7

#autismus #oxytocin #genervänderung gehirn #sozialverhalten #neuroligin3 #mutation #neuronen #unibasel #proteinsynthese #medizin #medimpressions

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Biotechnologie Diagnostik Genetik Onkologie Wissenschaft

Bluttest erkennt Krebs Jahre vor Diagnose

Ein internationales Forscherteam hat einen Bluttest entwickelt, mit dem bereits bis zu vier Jahre bevor eine Krebserkrankung mit aktuellen Methoden diagnostiziert werden kann, festgestellt werden kann, ob eine Person eine von fünf häufigen Krebsarten (Magen-, Speiseröhren-, Darm-, Lungen- oder Leberkrebs) hat. Der als PanSeer bezeichnete Test entdeckte Krebs in 88% der Proben von Personen, die bei der Probenentnahme noch asymptomatisch waren und die ihre Krebsdiagnose erst Jahre später erhielten.

Das Forscherteam rund um den Biotechnologen Kun Zhang von der University of California in San Diego nutzte dazu künstliche Intelligenz um im Blut nach krebstypischen Erbgutsequenzen und eigenetischen Markierungen (Methylierungsmuster) zu suchen. Analysiert wurden Daten, die im Rahmen einer großen chinesischen Langzeitstudie (Taizhou Longitudinal Study) verwendet wurden.

Die Forscher betonen auch, dass der Test noch nicht in der Lage ist, genau vorherzusagen, welche Patienten später an Krebs erkranken werden (die Spezifität des Tests betrug 96%, das heisst, vier Prozent der Proben waren falsch positiv.) Zum derzeitigen Zeitpunkt eignet sich der Test deshalb noch nicht für eine routinemässige Blutuntersuchung. Der Ansatz ist nur dazu geeignet, Patienten zu identifizieren, die bereits Tumoren entwickelt haben, die mit heutigen Nachweismethoden unentdeckt bleiben. Hilfreich ist der Test damit besonders für Menschen, die etwa erblich bedingt ein hohes Krebsrisiko aufweisen.

Referenzen:
University of California, San Diego; Fudan University, Shanghai; UC San Diego Jacobs School of Engineering
Chen X et al.: Non-invasive early detection of cancer four years before conventional diagnosis using a blood test, Nature Communications 2020, published 21. July;
DOI https://doi.org/10.1038/s41467-020-17316-z

#krebs #früherkennung #bluttest #panseer #ucsandiego #methylierungsmuster #krebsrisiko #medizin #medimpressions

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Ernährung Genetik Leben Psychologie Wissenschaft

Gene beeinflussen Essverhalten

Inwiefern Essgewohnheiten erlernt werden und welchen Einfluss genetische Prädispositionen auf das Körpergewicht haben, wurde anhand des Datenmaterials aus einer laufenden finnischen Kohortenstudie mit Zwillingen analysiert.

Es stellte sich heraus, dass genetische Risikofaktoren das Gewicht beeinflussen, indem sie das Essverhalten steuern. Das gilt insbesondere für das Verhaltensmuster „Snacking“, das sich durch ein „Überessen“ bzw. „nicht aufhören können“ charakterisiert, sowie dem Naschen zwischen den Mahlzeiten und auch abends. Menschen mit entsprechender genetischer Veranlagung haben es daher deutlich schwerer haben, ihr Gewicht zu halten als jene ohne Prädisposition.

„Diese Ergebnisse sollen nicht entmutigen, sondern aufzeigen, warum es manche Menschen schwerer haben ihr Gewicht zu halten als andere. Keinesfalls sind Gene aber deterministisch. Unsere Gene haben sich über Generationen hinweg kaum bis gar nicht verändert, und dennoch gibt es in Europa immer mehr Menschen mit Übergewicht und Adipositas. Mit einer ausgewogenen Ernährung, körperlicher Bewegung sowie mit ausreichend Schlaf kann man gegen die Genetik ankämpfen. Es gibt Studien, die zeigen, dass Schlafmangel zu hormonellen Veränderungen führt, die den Appetit anregen“, so Ernährungsepidemiologin Leonie-Helen Bogl von der MedUni Wien.

Referenzen:
Medizinische Universität Wien Pressemitteilung , University of Helsinki
American Journal of Clinical Nutrition. Published: 20 July 2020
DOI: https://doi.org/10.1093/ajcn/nqaa181

#ernährung #essverhalten #essgewohnheiten #gene #genetischeprädisposition #genetik #snacking #ungesundessen #meduniwien #medizin #medimpressions

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Genetik Pneumologie Wissenschaft

Mukoviszidose: Andockstelle für Bakterien entdeckt

Mukoviszidose (zystische Fibrose), ist eine der häufigsten genetischen Erkrankungen. Ursache ist die Mutation eines Gens, das an der Sekretion von Schleim beteiligt ist, wodurch dieses ungewöhnlich dick wird und die Atemwege verstopft. Trotz erheblicher therapeutischer Fortschritte verringert die Erkrankung immer noch die Lebenserwartung, insbesondere durch lebensbedrohliche Infektionen der Atemwege. Wissenschaftler der Universität Genf (UNIGE) haben nun den Grund für die große Anzahl von Lungeninfektionen entdeckt.

Offenbar fördert ein Protein (Vav3) diesen Prozess, indem es „bakterielle Andockstationen“ auf der Oberfläche der Atemwege produziert. Es wird bei Erkrankten überexprimiert und zwingt zwei andere Proteine (Fibronektin, Integrin b1) dazu, sich auf der Zelloberfläche zu verbinden und einen Komplex zu erzeugen, der es besonders der Bakterienart „Pseudomonas aeruginosa“ erleichtert, hier anzudocken und die oft tödlichen Infektionen auszulösen. Es ist das erste Mal, dass ein Mechanismus beobachtet wurde, der eine günstige Mikroumgebung für ein Bakterium schafft, bevor es es überhaupt eintrifft, meinen die Forscher. Das Verständnis dieses Prozesses könnte eventuell dazu beitragen, das Auftreten schwerer Infektionen, etwa durch die Hemmung von Vav3, zu verhindern.

Université de Genève
Pressemitteilung
Originalpublikation: Cell Reports July 7, 2020 https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(20)30823-8

#mukoviszidose #zystischefibrose #vav3 #pseudomonasaerugenosa #unige #epithel #lunge #infektion #fibronektin #integrinb1 #medizin #medimpressions

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Epigenetik Genetik Immunologie Wissenschaft

Strukturzellen steuern auch Immunfunktion

Ein eindrucksvolles Beispiel für das „Multitasking“ von Zellen beschreiben WissenschaftlerInnen am CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften. In ihrer aktuellen Studie analysierten sie die epigenetische und transkriptionelle Regulation in Strukturzellen (d.h. in Epithelzellen, Endothelzellen und Fibroblasten) – den wichtigsten strukturellen Bausteinen unseres Körpers. Epithelzellen bilden die Oberfläche der Haut, und sie trennen Gewebe und Organe voneinander; Endothelzellen bedecken das Innere der Blutgefäße; und Fibroblasten produzieren Bindegewebe, das die Organe formt und zusammenhält. Trotz ihrer gut erforschten Rolle bei Autoimmunerkrankungen (z.B. rheumatoide Arthritis, entzündliche Darmerkrankungen) und bei Krebs haben Strukturzellen den Ruf als simple und eher uninteressante Bestandteile des Körpers.

Die Forscher konnten jedoch eine überraschend vielfältige Aktivität von Immun-Genen im Mäusemodell nachweisen, obwohl es sich bei diesen Strukturzellen eigentlich nicht um Zellen des Immunsystems handelt. Vertiefende bioinformatische Analysen weisen unter anderem auf ein Netzwerk von Interaktionen zwischen Strukturzellen und hämatopoetischen Immunzellen hin. Aus den neuen Daten ergeben sich konkrete Hinweise auf die biologischen Mechanismen, mit denen Strukturzellen zur Krankheitsabwehr beitragen. Offenbar sind diese Gene eigenetisch für eine schnelle Aktivierung vorprogrammiert.

Die Ergebnisse der Studie, die im Fachjournal Nature veröffentlicht wurde, unterstreichen die Bedeutung eines kaum beachteten Teils des Immunsystems und eröffnen spannende Perspektiven für Forschung und für zukünftige Therapien.

Referenz:
CeMM
Structural cells are key regulators of organ-specific immune responses, 1. Juli 2020, Nature; DOI: 10.1038/s41586-020-2424-4.
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2424-4

#cemm #immunsystem #strukturzellen #zellregulation #öaw #nature #medizin #medimpressions

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