Bioinformatik: Äpfel mit Birnen vergleichen - Science Communications

FORSCHEN
Zuerst berichteten einschlägige Publikationen
über die Epigenetik. Dann eroberte das Thema
auch den Sachbuchmarkt.
Epigenetics:
e
Of great-grandchildren and wrap
techniques
With the help of GEN-AU,
Vienna evolved into a center
for epigenetics. This booming
field of science is essential for
understanding disease, evolution
as well as basic mechanisms of
immunology.
18 genosphären 11/12
zellen bekannt ist. Ein logischer Kandidat, weil
er schon in den beiden vorangehenden GEN-AU
Epigenetik-Projekten mitgewirkt hat. Und, noch
viel wichtiger: Weil er im Zuge seiner immunologischen
Forschungen auf Fragen gestoßen ist, die er
nur mit einem besseren Verständnis der Epigenetik
beantworten wird können.
Konkret zerbricht sich der gebürtige Schweizer,
der seit 1988 am IMP arbeitet, den Kopf darüber,
wie Stammzellen das Schicksal ihrer Tochterzellen
bestimmen. Stammzellen sind – wie Kinder
zu Beginn ihrer Schulkarriere – noch extrem
vielseitig. Sie sind in der Lage, fast jedes beliebige
Gewebe des menschlichen Organismus entstehen
zu lassen. Erst ihre Tochterzellen schlagen eine
bestimmte Richtung ein, beginnen sich zu spezialisieren.
So wie Jugendliche, die einen bestimmten
Ausbildungspfad einschlagen, entwickeln sie spezielle
Fähigkeiten und verlieren andere.
Wegweiser am Entwicklungspfad
Doch anders als bei Kindern, die mitunter –
auch gegen den Willen ihrer Eltern – irgendwann
umsatteln, bleiben Tochter- und Enkelzellen
getreulich auf dem vorgezeichneten Entwicklungspfad.
Manche entwickeln sich über mehrere Vorläuferstadien
z.B. zu Augenzellen, andere entfalten
sich in Richtung Abwehrzellen des Immunsystems.
Busslinger war rasch klar, dass die Information
über den eingeschlagenen Weg nur mit epigenetischen
Veränderungen von einer Zelle auf die
nächste übertragen werden kann. Und so wurde
Epigenetik:
Schwierige Definition, boomendes Feld
Will man zwei Forschende aus der Genetik
dazu bringen, sich zu streiten, muss man sie nur
nach einer allgemeinen Definition von „Epigenetik“
fragen. Denn die Übersetzung des Wortes,
das schon Aristoteles verwendet hat, ist ziemlich
allgemein: „Epi“ bedeutet zusätzlich. Demnach
wäre die Epigenetik all das, was außer dem
Genom noch wichtig für die Funktionen einer
Zelle ist. Und das ist allerhand. Schließlich ist
das Genom ja in allen Zellen eines Organismus
gleich – egal, ob in der Leber, ob in einer embryonalen
Stammzelle oder in der Wurzel eines alten
grauen Haares.
Der Unterschied liegt in der Regulierung der
Erbinformation. Epigenetische Mechanismen legen
fest, wann welche Gene aktiv sind. Sie sorgen
etwa dafür, dass die Töchter einer Stammzelle
wissen, in welche Richtung sie sich spezialisieren
sollen. Darüber hinaus gibt es erste Hinweise
darauf, dass epigenetische Information über
Generationen hinweg übertragen werden kann.
Das Forschungsfeld boomt, auch dank immer
effizienterer Analyse-Geräte zur Genom-Kartie-
er fast zwangsläufig zum Epigenetiker. Sein bisher
wichtigster Beitrag zu diesem Feld: Er fand heraus,
dass Transkriptionsfaktoren eine wesentliche Rolle
bei den Lebensweg-Entscheidungen von Zellen
spielen müssen.
Vom Historiker zum Kindergartenkind
Indem er nur einen einzigen dieser Faktoren,
genannt PAx5, deaktivierte, konnte er ausdifferenzierte
B-Zellen des Immunsystems in Stammzellen
zurückverwandeln und sie dann zu T-Zellen heranreifen
lassen. Es war, als hätte er einen hoch spezialisierten
Historiker aus der Bibliothek geholt, ihn
zu einem Kindergartenkind gemacht – um es dann
zu einem Maschinenbau-Experten auszubilden.
Ein besonders sichtbares Resultat derartiger
„Verwandlungs-Experimente“ – schon lange vor
GEN-AU Projektende – ist ein Advanced Grant, den
Meinrad Busslinger Anfang Dezember 2011 vom
European Research Council (ERC) zugesprochen
bekommen hat. Dadurch wird er in den kommenden
fünf Jahren 2,5 Millionen Euro für seine Forschungen
ausgeben können. „Ohne die Vorarbeiten,
die wir in den GEN-AU Projekten geleistet haben,
hätten wir niemals einen solchen Erfolg landen
können“, so Busslinger. Die Geschichte der Epigenetik
in Wien wird also weiter gehen.
rung. Schon ist der erste einschlägige Nobelpreis
vergeben worden – für Erkenntnisse, die u. a. von
der Arbeit der in Wien forschenden Epigenetiker
Marjori und Antonius Matzke (GMI) inspiriert
worden waren.
Mit einem besseren Verständnis von epigenetischen
Mechanismen könnten Wissenschafterinnen
und Wissenschafter direkt in das Schicksal
von Zellen eingreifen. Eine Vision ist es, aus ausdifferenzierten
Zellen Stammzellen zu machen
und aus diesen Gewebe für medizinische Anwendungen
zu züchten, etwa Dopamin-produzierende
Neuronen für die Behandlung von Parkinson.
Die Forschenden erhoffen sich aber auch
Aufschlüsse über die Evolution von Organismen.
Die Epigenetik könnte bislang rätselhafte Phänomene
der Vererbung erklären – etwa, warum
bestimmte Folgen von Hunger oder Stress auch
noch in der nächsten oder übernächsten Generation
feststellbar sind. Die These lautet: Nicht die
Gene, sondern das Epigenom wird verändert. Und
diese Veränderungen werden weiter gegeben.
Abbildung der Buchcover mit freundlicher Genehmigung von DuMont Buchverlag sowie Cold Spring Harbor Laboratory Press