Die Zukunft der medizinischen Versorgung liegt – zumindest im Idealfall – in der personalisierten Medizin. Die Produkte sollen dabei individuell auf den einzelnen Patienten zugeschnitten sein, daher konzentrierten sich die meisten Studien bisher auch auf die Anpassung von Behandlungen an die genetische Zusammensetzung einer Person (Genotyp). Bei den meisten Krankheiten spielt allerdings die Umwelt eine größere Rolle als das Genom des Patienten. Lediglich einige seltene Krankheiten sind eindeutig genetisch bedingt.

„Bei krankhaftem Übergewicht zum Beispiel lassen sich nur etwa 6% der Variation des Body-Mass-Index durch die damit verbundene Genetik erklären“, sagt Peer Bork vom European Molecular Biology Laboratory (EMBL) in Heidelberg. „Der Proteotyp spiegelt nicht nur die Genetik wider, sondern auch Umweltaspekte, zum Beispiel den Lebensstil. Daher hat das Verständnis von Proteotypen großes Potenzial, wenn es darum geht, lebensstilbezogene Fingerabdrücke bei Individuen zu erstellen.“

Brook und seine Kollegen vom EMBL haben in einer Studie an Tieren herausgefunden, dass die Gesamtheit der Proteine in einer Zelle – auch Proteom genannt – sowohl vom Geschlecht des Tieres als auch von seiner Ernährung stark beeinflusst wird. Das Verständnis dieser individuellen Proteome könnte in Zukunft eine Grundlage für eine personalisierte Behandlung bei Menschen bilden.

Ziel der Studie war es, zu verstehen, ob verschiedene Proteine innerhalb des Proteoms bei verschiedenen Individuen gleichartig miteinander interagieren und, wenn nicht, welche Faktoren die Unterschiede verursachen

… erklärt Erstautorin Natalie Romanov, Postdoc-Forscherin in der Gruppe von Peer Bork. Bei der Untersuchung der einzelnen Proteome – der Proteotypen – kamen die Wissenschaftler zu einem überraschenden Ergebnis: Rund 12% der Proteotypvariation – weit mehr als erwartet – waren sowohl vom Geschlecht des Tieres als auch von seiner Ernährung bestimmt.

Bisher ging man in der Wissenschaft davon aus, dass nur wenige Proteine durch das genetische Geschlecht oder die Ernährung eines Tieres beeinflusst würden – wie beispielsweise die geschlechtsspezifischen Unterschiede, die in der Regel auf die X/Y-spezifische Genexpression der Geschlechtschromosomen zurückgehen. Laut der neuen Studie sind davon aber viel mehr Proteine betroffen als bisher angenommen. „Es ist beeindruckend, dass diese beiden Faktoren allein schon einen großen Teil des Proteotyps eines Individuums ausmachen“, sagt Romanov. Viel geringer sind jedoch die Auswirkungen der Ernährung, die nur einen kleineren, komplementären Satz von Proteinen beeinflusst.

Protein

© Arvin Chingcuangco/Unsplash

Proteotypgesteuerte personalisierte Medizin

Die Erkenntnisse der Studie der Heidelberger Forscher könnte in der Humanmedizin nicht nur bei der Diagnose von Krankheiten, sondern auch bei der Individualisierung von Therapien von großer Bedeutung sein. Mediziner sehen sie als Meilenstein im Verständnis, welche zellulären Veränderungen bei einem kranken Menschen durch eine Änderung des Lebensstils potenziell rückgängig gemacht werden können.

„Die Ergebnisse stellen nur einen ersten Schritt dar. Es kann davon ausgegangen werden, dass viele andere Parameter neben Geschlecht und Ernährung vollständig getestet werden müssen, um den Proteotyp eines Individuums von einem erkrankten in einen gesünderen Zustand umzugestalten“, schränkt Martin Beck, einer der Co-Autoren, ein. „Um die meisten Unterschiede in den Proteotypen von Individuen zu verstehen, müssen viele weitere solcher Datensätze gesammelt werden. Wir müssen auch auf viel mehr Umwelt- und Genfaktoren testen, bevor entsprechende Diagnostik und individualisierte Therapien in die Kliniken gebracht werden können.“

Die Ergebnisse der Studie wurden im Wissenschaftsmagazin cell.com veröffentlicht.

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