Deutsche Wirtschaftsnachrichten: Sie beschäftigen sich mit Epigenetik. Was genau ist das?
Torsten Plösch: Die Epigenetik beschäftigt sich damit, wie wir unsere Gene benutzen. Als Beispiel nenne ich gern die Entwicklung von der Raupe zum Schmetterling: Beide verfügen über dasselbe Erbgut, dieselben Gene. Aber im Laufe ihres Lebens werden diese Gene unterschiedlich benutzt, was zur Verwandlung der Raupe über die Puppe zum Schmetterling führt.
Ähnliches passiert beim Menschen. Der Mensch hat ungefähr 23.000 Gene in seiner DNA, die im Prinzip in jeder einzelnen unserer Zellen identisch sind. Sie sind aber nicht alle gleichzeitig und in jeder Zelle aktiv. Sie können sich vorstellen, dass eine Hautzelle andere Funktionen als eine Nervenzelle oder eine Leberzelle erfüllen muss. Dazu benutzt jeder Zelltyp in unserem Körper nur eine spezifische Auswahl der eigentlich zur Verfügung stehenden Gene.
Unsere Zellen markieren dazu die DNA. Das kann man sich so vorstellen, dass bestimmte Abschnitte in der DNA eine Art Aufkleber bekommen, dass sie inaktiv sind und nicht benutzt werden sollen. Und genau wie ein Aufkleber können auch diese Markierungen von der DNA wieder abgelöst werden oder auch ungewollt verloren gehen.
Deutsche Wirtschaftsnachrichten: Und was ist dann der Unterschied zur Genetik?
Torsten Plösch: Wie bereits gesagt, handelt es sich um äußerliche Veränderungen, die die DNA selbst nicht verändern. Die Zelle kann sie wieder verändern, quasi zurücksetzen, und die Information wird auch nicht direkt vererbt. Das ist bei genetischen Informationen anders: Wenn sich der Code der DNA verändert, zum Beispiel bei einer Mutation, dann wird das auch an die Tochterzellen weitergegeben. Genetische Veränderungen sind im Prinzip nicht reversibel.
Deutsche Wirtschaftsnachrichten: Ist denn die Frage, inwieweit Umwelteinflüsse die Entwicklung von Lebewesen beeinflussen können, endgültig geklärt?
Torsten Plösch: Nein, aber es ist sehr spannend. Während des humanen Genomprojekts Anfang dieses Jahrtausends dachten wir, dass die Entschlüsselung unseres Genoms die wichtigsten Rätsel der Zelle offenbaren würde. Wir dachten, dass wir dann sozusagen den Bauplan kennen und damit den Körper verstehen. Das hat sich mittlerweile als zu naiv herausgestellt. Wir wissen zwar, dass wir über ungefähr 23.000 Gene verfügen, und wir wissen von vielen, was sie machen. Aber wir wissen auch, dass sich diese genetische Information nicht eins zu eins in zelluläre Funktionen übersetzen lässt. Und diese Erklärungslücke versucht die Epigenetik zu füllen.
Einige wichtige Erkenntnisse haben sich aus historischen Ereignissen ergeben: So hat der britische Epidemiologe Prof. David Barker vor gut 20 Jahren zeigen können, dass das Risiko für Herz- und Kreislauferkrankungen bei älteren Menschen unter anderem vom Geburtsgewicht abhängt. In den Niederlanden wurde gezeigt, dass die Kinder von Frauen, die im ersten Drittel der Schwangerschaft im sogenannten „Hungerwinter“ gegen Ende des zweiten Weltkriegs hungern mussten, ebenfalls als Erwachsene ein höheres Risiko für diese Erkrankungen, aber auch zum Beispiel für Typ 2 Diabetes aufweisen.
Das war unerwartet. Denn wie soll eine ungünstige Entwicklung des Fetus das Krankheitsrisiko mehr als 50 Jahre später beeinflussen? Und da gibt uns die Epigenetik einige Einblicke.
Deutsche Wirtschaftsnachrichten: Die Epigenetik kann also unser Krankheitsrisiko erklären?
Torsten Plösch: Leider auch nein. In den niederländischen Hungerwinter-Studien konnten tatsächlich epigenetische Veränderungen gefunden werden. Es gibt in anderen Studien auch epigenetische Veränderungen, die zum Beispiel von der Jahreszeit der Empfängnis abhängen. Also es sieht so aus, als ob äußere Faktoren, wie zum Beispiel die Ernährungslage der Mutter, dem Fetus ein Signal geben, sozusagen das Entwicklungsmuster an die Umgebung anzupassen. Einige Evolutionsbiologen sehen darin eine Vorbereitung auf die zu erwartende Umwelt. Für unsere frühen Säugetiervorfahren war es vielleicht nützlich, zu wissen, dass nicht genügend Futter vorhanden sein wird – dann kann man sich darauf einstellen und sparsamer leben. Das passt natürlich für den modernen Menschen nicht mehr. Wenn wir in der frühen Entwicklung auf sparsamen Stoffwechsel eingestellt werden und dann in der realen Welt unserer westlichen Ernährung, also dem Überfluss, ausgesetzt werden, kommt es zu Problemen.
Deutsche Wirtschaftsnachrichten: Sind diese Erkenntnisse denn für uns in Europa relevant? Wir hungern doch nicht mehr.
Torsten Plösch: In der Tat ist Unterernährung aktuell kein relevantes Problem in Deutschland. Im Gegenteil, Übergewicht ist auch schon bei jungen Leuten weit verbreitet, auch bei jungen Frauen. Und auch ein Überfluss von Nährstoffen bei der Mutter hinterlässt epigenetische Markierungen in den Kindern, die möglicherweise an der Entstehung von chronischen Erkrankungen, wie zum Beispiel der nicht-alkoholischen Fettleber, beteiligt sein könnten.
Aber auch das Thema Unterernährung ist immer noch aktuell: Denn wenn sich in der Schwangerschaft die Plazenta, also der Mutterkuchen, nicht korrekt entwickelt, kann dies dazu führen, dass beim Fetus nicht genügend Nährstoffe ankommen und dieser dann hungert, obwohl die Mutter selbst ausreichend versorgt ist.
Und letztlich gibt es auch andere Umweltfaktoren, die epigenetische Spuren hinterlassen, allen voran das Rauchen in der Schwangerschaft. Rauchen hinterlässt Muster an unserem Erbgut, die noch viel deutlicher als die eben beschriebenen Hungereffekte sind.
Deutsche Wirtschaftsnachrichten: Wozu lassen sich der Erkenntnisse der Epigenetik konkret nutzen?
Torsten Plösch: Von einer konkreten Anwendung sind wir noch ein gutes Stück entfernt, was diese frühkindlichen Fragestellungen angeht. Das Problem ist, dass Umweltfaktoren oft nicht zu ganz dramatischen Fehlern im Epigenom führen, sondern eher zu vielen kleinen Veränderungen an unterschiedlichen Stellen. Das macht die Suche sehr schwierig. Wir können jedenfalls nicht die Wunderpille erwarten, die alles auf Null zurücksetzt.
Wichtiger erscheint mir das Aufspüren von Biomarkern. Wir wissen zum Beispiel bei der Geburt eines offensichtlich kleinen Kindes nicht, ob dieses im Mutterleib schlecht versorgt war oder einfach klein ist, weil ganz klassisch die Eltern auch klein sind. Beide Kinder haben aber unterschiedliche Risiken im späteren Leben chronische Krankheiten zu entwickeln. Hier wäre es nützlich, frühzeitig die besonders gefährdeten Patienten identifizieren zu können.
Deutsche Wirtschaftsnachrichten: Stehen wir, dank der Erkenntnisse der Epigenetik, vor einer medizinischen Revolution?
Torsten Plösch: Soweit würde ich nicht gehen. Im Gegenteil, die Epigenetik sorgt eher dafür, dass viele Erwartungen an die Genetik nicht erfüllt werden können. In den letzten Jahren wird sehr viel über personalisierte Medizin gesprochen, dass also für jeden Menschen aufgrund seines genetischen Profils vorausgesagt werden kann, für welche Krankheiten er besonders empfänglich ist und auf welche Behandlung er ansprechen wird, oder auch nicht. Durch die epigenetischen Erkenntnisse der letzten Jahre müssen wir nun erwarten, dass sich die genetischen Daten eben nicht immer eins zu eins in Risiken umsetzen lassen werden.
Deutsche Wirtschaftsnachrichten: Besteht die Gefahr, dass Epigenetik auch missbräuchlich eingesetzt werden kann?
Torsten Plösch: Das lässt sich in der Wissenschaft leider nie komplett ausschließen. Zum Beispiel wird jetzt schon die Anwendung einiger epigenetischer Methoden in der Forensik erprobt. Es gibt nämlich auch einige epigenetische Marker, die nicht von der Umwelt, sondern vom Altern des Menschen abhängen. Die Idee ist, dass man dann an einem Tatort zum Beispiel von einer Zigarettenkippe nicht nur DNA für den genetischen Fingerabdruck des Täters oder der der Täterin gewinnen kann, sondern auch epigenetische Daten. Im Idealfall für den Kriminalisten könnte man dann sagen: Der Täter oder die Täterin war zwischen 35 und 40 Jahre alt, sportlich aktiv, und hat früher geraucht, jetzt aber nicht mehr. So etwas muss natürlich ethisch diskutiert werden, genau wie genetische Daten auch. Denn abseits der Forensik wären Daten nach früherem Gesundheitsverhalten natürlich auch für Versicherungen interessant.
***
Prof. Dr. Torsten Plösch studierte Biologie an der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg. Er promovierte dann 2004 an der Universität Groningen, Niederlande (PhD). Anschließend arbeitete er dort zunächst in der Universitätskinderklinik, dann in der Universitätsfrauenklinik, insbesondere an epigenetischen Fragestellungen in Bezug auf die Entwicklung des Menschen. 2019 wurde er zum adjunct Professor für experimentelle Perinatologie ernannt. Seit Herbst 2020 leitet er gleichzeitig eine Arbeitsgruppe zur perinatalen Neurobiologie an der medizinischen Fakultät der Universität in Oldenburg.
