Es gibt ein enormes Interesse daran zu erfahren, was unsere Gene uns über uns selbst sagen können. Möchten Sie nicht wissen, ob Sie ein irreguläres Gen ("Genvariante") haben, das himmelhohes Cholesterin verursacht oder Ihr Blutgerinnsel leichter macht, bevor es mit einem Standardbluttest nachgewiesen werden konnte? Wäre es nicht hilfreich zu wissen, ob Sie in einem jungen Alter für einen zukünftigen Herzinfarkt gefährdet sind, so dass Sie die Behandlung beginnen könnten, um es zu verhindern?
Es gibt große Aufregung über das Versprechen der genomischen Sequenzierung und darüber, wie es dazu verwendet werden könnte, effektivere Behandlungen für eine Person zu entwickeln – im Wesentlichen, um die Pflege zu personalisieren. Bereits jetzt beginnen Krebsärzte damit, genetische Informationen aus den Tumoren eines Menschen zu verwenden, um das auszuwählen, was sie für die wirksamsten Medikamente halten. Aber die personalisierte Medizin steckt noch in den Kinderschuhen und ist in der Kardiologie noch nicht weit verbreitet. Warum? Je mehr wir lernen, desto mehr Fragen haben wir.
Lernen, was Gene sagen müssen
Unsere DNA ist unglaublich komplex. Jeder von uns hat drei Millionen Basenpaare von Genen. Um zu wissen, welche Genpaare abnormal sind, mussten wir zuerst lernen, wie normale Gene aussehen. Zum Glück konnten engagierte Genetiker die DNA mit Hilfe leistungsfähiger Computer abbilden. Hochentwickelte Maschinen können diese komplexen Codes sehr schnell lesen – und der Prozess, der 13 Jahre dauerte, kann nun innerhalb eines Tages erledigt werden.
Als nächstes begannen diese Wissenschaftler nach irregulären Genen zu suchen, die bei Menschen mit bestimmten Krankheiten auftraten, so dass sie eine Verbindung zwischen der Mutation und dem Zustand herstellen konnten. Das ist so, als würde man in den Seiten eines Buches Tippfehler finden – jeder hat mehrere Tippfehler in seiner DNA.
Aber wir haben gelernt, dass die Verbindung nicht immer einfach ist.
Zum Beispiel fanden wir mehrere Genvarianten, die zu einer hypertrophen Kardiomyopathie führen, einer Krankheit, die dazu führt, dass sich der Herzmuskel verdickt, vergrößert und letztendlich versagt. Seit langem wissen wir, dass nicht jeder, der diese Genvariante trägt, die Krankheit entwickelt. Dies gilt auch für andere Genvarianten. Außerdem haben Wissenschaftler kürzlich herausgefunden, dass eine Genvariante der hypertrophen Kardiomyopathie einige Rassen betreffen kann, andere jedoch nicht. Zum Beispiel können kaukasische Leute, die eine Genvariante haben, eine Krankheit entwickeln, während schwarze Menschen mit der gleichen Genvariante dies möglicherweise nicht tun. Wir wissen nicht genau warum. So kann die Anwesenheit einer Genvariante bei einigen Menschen eine andere Auswirkung auf andere haben – was bedeutet, dass andere Faktoren eine Rolle spielen können.
Außerdem gibt es viele Krankheiten, die eine genetische Ursache haben, weil sie in Familien vorkommen, aber wir konnten die Genvarianten, die sie verursachen, nicht identifizieren. Es ist wahrscheinlich, dass mehrere Genvarianten beteiligt sind.
Fortschritt machen
Vom Herzen her haben wir aus seltenen Mutationen gelernt. Diese Entdeckungen haben zu einem besseren Verständnis dafür geführt, wie die Natur diese Probleme beheben kann. Es besteht die große Hoffnung, dass wir diese Erkenntnisse nutzen können, um neue Medikamente zur Behandlung dieser Krankheiten zu entwickeln.
Zum Beispiel wurde vor einem Jahrzehnt eine Genvariante identifiziert, die mit der Unfähigkeit der Leber in Zusammenhang steht, Cholesterin aus dem Blutkreislauf zu entfernen. Menschen mit dieser Mutation haben sehr hohe Blutcholesterinspiegel. Diese Entdeckung wurde verwendet, um eine neue Klasse von Cholesterin-Medikamenten zu schaffen, genannt PCSK9-Inhibitoren, 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-Wegs bis zur Herstellung eines Medikaments, das bei Patienten verwendet werden könnte.
Dies wäre ohne Kenntnis des genetischen Codes nicht möglich gewesen.
Genetische Studien bringen uns auch näher zu einer Behandlung für hypertrophe Kardiomyopathie. Eine innovative Behandlung mit kleinen Molekülen zur Zielbestimmung der Genvariante wurde entwickelt. Wenn Katzen, die für diese Krankheit anfällig sind, dieses Mittel erhalten, sinkt die Wahrscheinlichkeit, dass sie ein vergrößertes Herz entwickeln.
Der nächste Schritt besteht darin, die Formel für Menschen mit einem Risiko für die Krankheit zu testen. Wenn die Behandlung wirksam ist, wird es ein Durchbruch bei der Prävention der hypertrophen Kardiomyopathie sein. Derzeit gibt es keine Behandlung für diejenigen, die eine höhere Wahrscheinlichkeit haben, diese Krankheit zu entwickeln, weil sie die Genvariante tragen. Entwicklungen wie diese sind sehr aufregend, da sie unseren Ansatz in der Patientenversorgung von reaktiv auf proaktiv ändern.
Was wir nicht wissen
Je näher wir dem Zusammenhang zwischen Genmutationen und Krankheiten kommen, desto komplizierter wird ein dritter Faktor – wie unsere Gene mit der Umwelt und unserem täglichen Leben interagieren. Die Sammlung dieses Wissens wird einen systematischen Ansatz für klinische Studien und viele Jahrzehnte für Antworten auf diese Fragen umfassen.
Letztendlich hoffen wir jedoch, dass sie uns helfen werden, einige grundlegende Fragen zu verstehen, wie zum Beispiel, warum manche Menschen, die entweder rauchen, verschmutzte Luft einatmen oder schlechte Diäten zu sich nehmen, Herzkrankheiten entwickeln, während andere dies nicht tun. Die gute Nachricht ist, dass neuere Studien auch darauf hindeuten, dass gesunde Gewohnheiten, wie regelmäßiges Training und gesunde Ernährung, die Risiken der Entwicklung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, die durch Genvarianten "vererbt" werden, überwinden können.
Ausfüllen der Blanks
Es gibt viele fehlende Teile des DNA-Puzzles. Glücklicherweise sind mehrere große Anstrengungen im Gange, um genomische Daten zu sammeln und zu analysieren. Das ultimative Ziel ist es, den Ärzten das Wissen zu vermitteln, das sie benötigen, um Patienten zu behandeln, die an einer bestimmten Krankheit leiden.
Eine Bemühung heißt die Precision Medicine Initiative oder "Alles von uns". Es ist ein einzigartiges Projekt, das darauf abzielt, individuelle Unterschiede in Bezug auf Gene, Umwelt und Lebensstil zu identifizieren. Das Projekt wird landesweit eine Million oder mehr Teilnehmer aufnehmen, die zustimmen, biologische Proben, genetische Daten sowie Informationen zu Ernährung und Lebensstil mit Forschern über ihre elektronischen Krankenakten zu teilen. Es ist zu hoffen, dass die durch dieses Programm gesammelten Informationen zu präziseren Behandlungen für viele Krankheiten führen werden.
Günstigere Tests
Die Kosten für die DNA-Sequenzierung sind von Tausenden von Dollars 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 identifizieren, ähnlich wie Sie DNA-Tests bereits nutzen können, um Ihre Herkunft zu entdecken. Wir lernen immer noch, wie sich der Erhalt von Informationen über Krankheitsrisiken auf die Gesundheit und das Wohlbefinden von Menschen auswirken 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 damit zu tun ist. Ein gutes Beispiel ist die familiäre Hypercholesterinämie. DNA-Tests haben ergeben, dass drei Prozent der Menschen ein erhöhtes Risiko für diese Erkrankung haben, die gefährlich hohen Cholesterinspiegel im Blut verursacht. Also:
Sollten alle getestet werden, um diese drei Prozent zu finden?
- Ist das besser als ein Standard-Cholesterin-Test und sorgfältige Familienanamnese?
- Was ist, wenn ein DNA-Test ein um fünf Prozent höheres Risiko für eine andere Form von Herzerkrankungen ergibt?
- Ist das erhöhte Risiko hoch genug, dass Sie behandelt werden sollten?
- Fragen wie diese müssen beantwortet werden, bevor wir DNA-Tests verwenden können, um unseren Behandlungsansatz zu rechtfertigen.
Voranschreiten
Wir haben gerade begonnen, an der Oberfläche zu kratzen, aber wir gehen davon aus, dass die Genetik letztendlich die Art und Weise verändern wird, wie Kardiologen Patienten und ihre Familien mit bestimmten Formen von Herzerkrankungen, wie Herzversagen, bewerten. Jeder fünfte Erwachsene entwickelt eine Herzinsuffizienz. Und die Krankheit betrifft die Kinder von jedem vierten Herzversagen. Wir möchten diese Menschen identifizieren, bevor sie Herzversagen entwickeln.
Zum Glück ermöglichen uns viele spannende neue Entwicklungen in Wissen und Technologie, dieses enorm komplizierte Puzzle zu lösen. Das Potenzial des Gentests zu erkennen, ist eine entmutigende, aber aufregende Aufgabe. Jeder freut sich auf Fortschritte.
Dr. Tang ist Kardiologe am Heart and Vascular Institute der Cleveland Clinic, dem landesweit führenden Kardiologie- und Herzchirurgie-Programm, das von US News & World Report eingestuft wird. Er ist auch Direktor des Zentrums für klinische Genomik.
