Die Parkinson-Krankheit ist eine der häufigsten neurodegenerativen Erkrankungen weltweit. Um die Entstehung und das Fortschreiten der Erkrankung besser zu verstehen und neue Behandlungsansätze zu entwickeln, ist die genetische Diagnostik von entscheidender Bedeutung. Dieser Artikel beleuchtet die verschiedenen Methoden der genetischen Diagnostik bei Parkinson, ihre Bedeutung und ihre potenziellen Auswirkungen auf die zukünftige Behandlung.
Einleitung
Die Parkinson-Krankheit ist die zweithäufigste neurodegenerative Erkrankung, von der weltweit etwa zehn Millionen Menschen betroffen sind. Sie wird durch das Absterben von Nervenzellen im Mittelhirn ausgelöst, insbesondere in der Substantia nigra. Dies führt zu einem Mangel an Dopamin, einem Neurotransmitter, der für die Kommunikation zwischen Nervenzellen und die Feinabstimmung von Bewegungsabläufen unerlässlich ist. Die Ursachen der Parkinson-Krankheit sind vielfältig und umfassen sowohl genetische als auch Umweltfaktoren. Die genetische Diagnostik spielt eine zunehmend wichtige Rolle bei der Identifizierung von Risikogenen und der Entwicklung zielgerichteter Therapien.
Genetische Grundlagen der Parkinson-Krankheit
Im Durchschnitt sind etwa 15 Prozent aller Parkinson-Patienten genetisch vorbelastet, bei jungen Patienten sogar bis zu 25 Prozent. Diese genetische Vorbelastung kann auf Veränderungen in einem oder mehreren von etwa 20 sogenannten „Parkinson-Genen“ beruhen. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass nicht jede Person mit einer solchen genetischen Vorbelastung tatsächlich an Parkinson erkrankt.
Bedeutende Parkinson-Gene
Nach heutigem Stand sind bei der klassischen Parkinson-Krankheit 3 autosomal-rezessive Gene (PRKN, PINK1, DJ-1) und 3 autosomal-dominante Gene (SNCA, LRRK2, VPS35) bekannt. Heterozygote Mutationen im GBA-Gen erhöhen das Erkrankungsrisiko um den Faktor 6, aber nicht jeder Mutationsträger erkrankt. Darüber hinaus sind inzwischen 27 Gene bei erblichen Formen der Parkinson-Krankheit beschrieben, die mangels Validierung jedoch noch nicht allgemein anerkannt sind.
Methoden der genetischen Diagnostik
Die genetische Diagnostik bei Parkinson umfasst verschiedene Methoden, die es ermöglichen, genetische Veränderungen zu identifizieren und das individuelle Erkrankungsrisiko zu bestimmen.
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Next-Generation Sequencing (NGS)
Die Next-Generation Sequencing (NGS) ist eine Hochdurchsatz-Sequenzierungstechnologie, die es ermöglicht, die DNA umfassend zu analysieren. Bei der prädiktiven Parkinson-Analyse wird NGS verwendet, um die Sequenzen ausgewählter Gene vollständig zu untersuchen und nicht nur auf sogenannte Hotspot-Regionen zu beschränken. Die DNA wird aus einer Blutprobe isoliert und der individuelle Bauplan der DNA Schritt für Schritt abgelesen (Sequenzierung). Anschließend werden die gelesenen Informationen analysiert, um besondere Merkmale oder Veränderungen (Varianten) in den Genen zu identifizieren, die mit einem erhöhten Erkrankungsrisiko verbunden sind.
Exom-Sequenzierung
Bei der Exom-Sequenzierung wird das gesamte Exom, also alle Gene, die sich im Erbgut befinden, untersucht. Dies ermöglicht eine umfassende Analyse aller potenziell relevanten genetischen Veränderungen.
Gezielte Genanalyse
Bei der gezielten Genanalyse werden spezifische Risikogene untersucht, die wissenschaftlich als solche bestätigt wurden und ein Krankheitsrisiko bergen. Dies kann sinnvoll sein, wenn bereits eine familiäre Vorbelastung besteht oder bestimmte Symptome auf eine genetische Ursache hindeuten.
Bedeutung der genetischen Diagnostik
Die genetische Diagnostik bei Parkinson bietet eine Reihe von Vorteilen und kann wichtige Informationen für Betroffene und ihre Familien liefern.
Bestimmung des genetischen Risikos
Eine genetische Analyse kann Klarheit darüber geben, wie hoch das genetische Risiko für die Entwicklung einer Parkinson-Erkrankung ist. Dies kann insbesondere für Personen relevant sein, die eine familiäre Vorbelastung haben oder sich Sorgen um ihr eigenes Erkrankungsrisiko machen.
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Früherkennung und Prävention
Wird ein erhöhtes Risiko für Parkinson festgestellt, kann im Fall einer Erkrankung möglichst bald reagiert und ggf. frühzeitig mit einer Behandlung begonnen werden. Darüber hinaus können präventive Maßnahmen ergriffen werden, um das Erkrankungsrisiko zu senken, wie z. B. regelmäßige sportliche Betätigung und eine gesunde Ernährung.
Individuelle Therapieplanung
Die genetische Diagnostik kann auch dazu beitragen, die Therapieplanung zu individualisieren. So können beispielsweise bestimmte genetische Veränderungen die Wirksamkeit bestimmter Medikamente beeinflussen.
Forschung und Entwicklung neuer Therapien
Die genetische Diagnostik spielt eine entscheidende Rolle bei der Erforschung der Ursachen der Parkinson-Krankheit und der Entwicklung neuer Therapien. Durch die Identifizierung von Risikogenen und die Untersuchung ihrer Auswirkungen auf die Krankheitsentstehung können neue Angriffspunkte für die Behandlung gefunden werden.
Aktuelle Forschungsergebnisse
Ein Wissenschaftler-Team um Prof. Rita Bernhardt von der Universität des Saarlandes arbeitet seit 2020 daran, die Entstehung von Parkinson besser zu erforschen und daraus Ansätze für neue, ursächliche Therapien abzuleiten. In ihrer aktuellen Arbeit zeigen die Wissenschaftler, dass bei genetisch vorbelasteten Parkinson-Patienten erst zusätzliche Änderungen in Cytochrom P450-Genen zur Ausprägung der Erkrankung führen.
Rolle der Cytochrom P450-Proteine
Die Forschergruppe um Prof. Bernhardt konzentriert sich auf die Rolle der Cytochrom P450-Proteine, einer großen Eiweißgruppe, die sehr verschiedene Reaktionen im Stoffwechsel reguliert. Es wird untersucht, wie Änderungen in den zugrundeliegenden Genen die Entstehung und Ausprägung der Parkinson-Erkrankung beeinflussen.
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Zusammenwirken von genetischer Vorbelastung und P450-Genen
Mithilfe von frei zugänglichen Daten der Parkinson’s Progression Markers Initiative (PPMI) analysierten die Wissenschaftler die Biodaten von Personen mit genetischer Prädisposition genauer und richteten ihren Fokus dabei insbesondere auf die Cytochrome P450-Gene. Es zeigte sich, dass in den erkrankten Personen neben der genetischen Vorbelastung Änderungen in verschiedenen P450-Genen bis zu zehnfach überrepräsentiert waren. Dies deutet darauf hin, dass Menschen mit genetischer Vorbelastung krank werden, wenn sie eine zusätzliche Änderung in einem der P450-Gene aufweisen.
Bedeutung für Stoffwechselwege
Die Familie der P450-Gene spielt bei zahlreichen Stoffwechselwegen im menschlichen Organismus eine herausragende Rolle, unter anderem solche, die in die Biosynthese so genannter Eicosanoide einbezogen sind. Diese wirken als Immunmodulatoren und regulieren damit Entzündungsprozesse im Körper. Weiter identifizierten die Forscher die besondere Bedeutung von P450-Genen, die am Vitamin A- und Vitamin D-Stoffwechsel sowie am Cholesterinabbau im Gehirn beteiligt sind.
Ansatzpunkte für neue Therapien
Da die Studie die Ursachen der Parkinson-Erkrankung mit definierten Änderungen in ganz bestimmten P450-Genen in Zusammenhang gebracht hat, können nun weitere Forschungen erfolgen, die die genauen Auswirkungen dieser genetischen Veränderungen analysieren. Experimentell arbeitende Gruppen können auf dieser Basis herausfinden, welchen Einfluss die jeweiligen Änderungen in den untersuchten Genen auf deren Funktion hat. Daraus lassen sich dann Ansatzpunkte für hoffentlich ursächliche Therapien erarbeiten.
Prädiktive Parkinson-Analyse
Die prädiktive Parkinson-Analyse ist eine spezielle Form der genetischen Diagnostik, die es gesunden Personen ermöglicht, ihr genetisches Risiko für die Entwicklung einer Parkinson-Erkrankung zu bestimmen.
Zielgruppe
Die prädiktive Parkinson-Analyse richtet sich an Personen, die ihre Lebensplanung individuell gestalten möchten. Es ist nicht notwendig, dass die untersuchten Erkrankungen in der Familie bereits aufgetreten sind.
Ablauf
Die prädiktive Parkinson-Analyse umfasst in der Regel eine genetische Beratung, eine Blutentnahme zur DNA-Analyse und die Auswertung der Ergebnisse. Die Untersuchung der Gene erfolgt im Labor mit der Next-Generation Sequencing-Technologie.
Voraussetzungen
Da es sich um eine prädiktive genetische Diagnostik handelt, sind eine umfangreiche Aufklärung durch eine Fachärztin oder einen Facharzt für Humangenetik sowie die Einverständniserklärung nach dem Aufklärungsgespräch, ggf. auch nach einer Bedenkzeit, unbedingte Voraussetzung.
Grenzen der genetischen Diagnostik
Obwohl die genetische Diagnostik bei Parkinson viele Vorteile bietet, gibt es auch einige Einschränkungen zu beachten.
Nicht alle genetischen Ursachen sind bekannt
Die Parkinson-Krankheit ist eine komplexe Erkrankung, die von vielen Faktoren beeinflusst wird. Bisher sind nicht alle genetischen Ursachen bekannt, sodass eine genetische Analyse möglicherweise nicht alle Risikogene erfassen kann.
Penetranz und Expression
Auch wenn eine genetische Veränderung identifiziert wird, bedeutet dies nicht zwangsläufig, dass die Person tatsächlich an Parkinson erkrankt. Die Penetranz (Wahrscheinlichkeit, dass eine genetische Veränderung zu einer Erkrankung führt) und die Expression (Schweregrad der Erkrankung) können variieren.
Ethische Aspekte
Die genetische Diagnostik wirft auch ethische Fragen auf, insbesondere im Hinblick auf den Umgang mit den Ergebnissen und den Schutz der Privatsphäre.
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