Was Gene über Herzerkrankungen aussagen können

Es besteht ein großes Interesse daran zu erfahren, was unsere Gene über uns selbst aussagen können. Möchten Sie nicht wissen, ob Sie ein unregelmäßiges Gen („Genvariante“) haben, das einen hohen Cholesterinspiegel verursacht, oder ob es Ihr Blutgerinnsel leichter macht, bevor es mit einem Standard-Bluttest nachgewiesen werden kann? Wäre es nicht hilfreich zu wissen, ob Sie in jungen Jahren einem Risiko für einen zukünftigen Herzinfarkt ausgesetzt sind, damit Sie mit der Behandlung beginnen können, um dies zu verhindern?
Das Versprechen der Genomsequenzierung und die Frage, wie man damit effektivere Behandlungen für eine Person entwickeln und die Pflege personalisieren kann, sind sehr aufregend. Bereits jetzt beginnen Krebsmediziner, genetische Informationen aus den Tumoren einer Person zu verwenden, um zu bestimmen, welche Medikamente ihrer Meinung nach die wirksamsten sind. Die personalisierte Medizin steckt jedoch noch in den Kinderschuhen und wird in der Kardiologie noch nicht häufig eingesetzt. Warum? Denn je mehr wir lernen, desto mehr Fragen haben wir. 

Lernen, was Gene zu sagen haben

Unsere DNA ist unglaublich komplex. Jeder von uns hat drei Millionen Basenpaare von Genen. Um zu wissen, welche Genpaare abnormal sind, mussten wir zunächst lernen, wie normale Gene aussehen. Glücklicherweise konnten engagierte Genetiker die DNA mithilfe leistungsfähiger Computer kartieren. Anspruchsvolle Maschinen können diese komplexen Codes sehr schnell lesen - und der Prozess, der 13 Jahre in Anspruch genommen hat, kann jetzt in etwa einem Tag durchgeführt werden.
Als nächstes begannen diese Wissenschaftler, nach unregelmäßigen Genen zu suchen, die bei Menschen mit bestimmten Krankheiten auftraten, damit sie einen Zusammenhang zwischen der Mutation und der Erkrankung herstellen konnten. Dies ist wie das Auffinden von Tippfehlern auf den Seiten eines Buches - jeder hat mehrere Tippfehler in seiner DNA.
Wir haben jedoch festgestellt, dass die Verbindung nicht immer einfach ist. Beispielsweise fanden wir mehrere Genvarianten, die zu einer hypertrophen Kardiomyopathie führen, einer Krankheit, die den Herzmuskel verdickt, vergrößert und letztendlich ausfällt. Wir wissen seit langem, dass nicht jeder, der diese Genvariante trägt, an der Krankheit leidet. Dies gilt auch für andere Genvarianten.  
Darüber hinaus haben Wissenschaftler kürzlich herausgefunden, dass eine Genvariante bei hypertrophen Kardiomyopathien einige Rassen betreffen kann, andere jedoch nicht. Beispielsweise können kaukasische Menschen, die eine Genvariante haben, eine Krankheit entwickeln, während schwarze Menschen mit derselben Genvariante dies möglicherweise nicht tun. Wir wissen nicht genau warum. Daher kann das Vorhandensein einer Genvariante bei einigen Menschen eine andere Auswirkung auf andere haben, was bedeutet, dass andere Faktoren eine Rolle spielen können.
Darüber hinaus gibt es viele Krankheiten, die offenbar eine genetische Ursache haben, da sie in Familien vorkommen, aber wir konnten die sie verursachenden Genvarianten nicht identifizieren. Es ist wahrscheinlich, dass mehrere Genvarianten beteiligt sind.

Fortschritte machen

Aus der Sicht des Herzens haben wir am meisten aus seltenen Mutationen gelernt. Diese Entdeckungen haben zu einem besseren Verständnis geführt, wie die Natur diese Probleme beheben kann. Es besteht große Hoffnung, dass wir diese Erkenntnisse nutzen können, um neue Medikamente zur Behandlung dieser Krankheiten zu entwickeln.
Beispielsweise wurde vor einem Jahrzehnt eine Genvariante als mit der Unfähigkeit der Leber, Cholesterin aus der Blutbahn zu entfernen, assoziiert identifiziert. Menschen mit dieser Mutation haben einen sehr hohen Cholesterinspiegel im Blut. Diese Entdeckung wurde genutzt, um eine neue Klasse von Cholesterinmedikamenten zu entwickeln, die als PCSK9-Inhibitoren bezeichnet werden und Patienten mit der Mutation helfen, Cholesterin zu metabolisieren.
Das Medikament verhindert, dass ein Protein namens PCSK9 den normalen Cholesterin-Clearance-Mechanismus in der Leber beeinträchtigt. Es dauerte weniger als ein Jahrzehnt von der Entdeckung des PCSK9-Pfades bis zur Herstellung eines Medikaments, das bei Patienten angewendet werden konnte. Dies wäre ohne Kenntnis des genetischen Codes nicht möglich gewesen.
Genetische Studien bringen uns auch der Suche nach einer Behandlung für hypertrophe Kardiomyopathie näher. Es wurde eine innovative Behandlung entwickelt, bei der kleine Moleküle eingesetzt werden, um die Position der Genvariante zu bestimmen. Wenn Katzen, die anfällig für diese Krankheit sind, dieses Mittel erhalten, sinkt die Wahrscheinlichkeit, dass sie ein vergrößertes Herz entwickeln.
Der nächste Schritt besteht darin, die Formel an Menschen zu testen, bei denen ein Risiko für die Krankheit besteht. Wenn die Behandlung wirksam ist, wird dies ein Durchbruch bei der Verhinderung einer hypertrophen Kardiomyopathie sein. Gegenwärtig ist keine Behandlung für diejenigen verfügbar, die eine höhere Wahrscheinlichkeit haben, diese Krankheit zu entwickeln, weil sie die Genvariante tragen. Entwicklungen wie diese sind sehr aufregend, da sie unseren Ansatz zur Patientenversorgung von reaktiv zu proaktiv ändern.

Was wir nicht wissen

Je näher wir dem Verständnis der Beziehung zwischen Genmutationen und Krankheiten kommen, desto komplizierter wird die Frage, wie unsere Gene mit der Umwelt und unserem täglichen Leben interagieren. Das Sammeln dieses Wissens erfordert einen systematischen Ansatz für klinische Studien und viele Jahrzehnte, um zu Antworten zu gelangen.
Letztendlich hoffen wir jedoch, dass sie uns dabei helfen, einige grundlegende Fragen zu verstehen, z. B. warum manche Menschen, die rauchen, verschmutzte Luft einatmen oder sich schlecht ernähren, 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, das Risiko von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, die durch Genvarianten „vererbt“ werden, überwinden können.

Ausfüllen der Lücken

Es fehlen viele Teile des DNA-Puzzles. Glücklicherweise laufen mehrere große Anstrengungen, um Genomdaten zu sammeln und zu analysieren. Das ultimative Ziel ist es, Ärzten das Wissen zu vermitteln, das sie zur Behandlung von Patienten mit einer bestimmten Krankheit benötigen.
Eine Anstrengung nennt sich Precision Medicine Initiative oder "All of Us". Es ist ein einzigartiges Projekt, das darauf abzielt, individuelle Unterschiede in Bezug auf Gene, Umwelt und Lebensstil zu identifizieren. Das Projekt wird eine Million oder mehr Teilnehmer bundesweit einbeziehen, die sich bereit erklären, biologische Proben, genetische Daten sowie Informationen zu Ernährung und Lebensstil über ihre elektronischen Patientenakten an Forscher weiterzugeben. Es ist zu hoffen, dass die im Rahmen dieses Programms gesammelten Informationen zu genaueren Behandlungen für viele Krankheiten führen.

Billiger testen

Die Kosten für die DNA-Sequenzierung sind von Tausenden Dollar auf Hunderte Dollar gesunken und sinken weiter. Da die niedrigeren Preise DNA-Tests für den Durchschnittsbürger zugänglich machen, werden wir wahrscheinlich mehr Direktmarketing sehen, mit dem Familien einige genetisch bedingte Krankheitsrisiken identifizieren können, ähnlich wie Sie DNA-Tests bereits verwenden können, um Ihre Vorfahren zu entdecken. Wir lernen immer noch, wie sich das Erhalten von Informationen über das Krankheitsrisiko auf die Gesundheit und das Wohlbefinden der Menschen auswirken kann. 
In der medizinischen Welt versuchen wir herauszufinden, wie DNA-Tests verwendet werden können, um Informationen zu erhalten, die wir durch andere Arten von Tests nicht erhalten können. Sobald wir die Informationen erhalten haben, müssen wir wissen, was wir damit tun sollen. Ein gutes Beispiel ist die familiäre Hypercholesterinämie. DNA-Tests haben ergeben, dass drei Prozent der Menschen ein erhöhtes Risiko für diesen Zustand haben, der einen gefährlich hohen Cholesterinspiegel im Blut verursacht. So:

• Sollte jeder getestet werden, um diese drei Prozent zu finden? 
• Ist dies besser als die Verwendung eines Standard-Blutcholesterintests und sorgfältige Familienanamnese? 
• Was ist, wenn Sie bei einem DNA-Test ein um fünf Prozent höheres Risiko für verschiedene Formen von Herzerkrankungen haben??
• Ist dieses 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.

Vorwärts bewegen

Wir haben gerade erst begonnen, die Oberfläche zu kratzen, aber wir gehen davon aus, dass die Genetik irgendwann die Bewertung von Patienten und deren Familien mit bestimmten Formen von Herzerkrankungen, wie z. B. Herzinsuffizienz, durch Kardiologen ändern wird. Jeder fünfte Erwachsene entwickelt eine Herzinsuffizienz. Und die Krankheit betrifft die Kinder von jedem vierten Patienten mit Herzinsuffizienz. Wir möchten diese Personen identifizieren, bevor sie eine Herzinsuffizienz entwickeln. 
Zum Glück ermöglichen uns viele aufregende neue Entwicklungen in Bezug auf Wissen und Technologie, dieses enorm komplizierte Rätsel zu lösen. Das Potenzial von Gentests zu identifizieren, ist eine entmutigende, aber aufregende Aufgabe. Alle freuen sich auf Fortschritte.
Dr. Tang ist Kardiologe am Heart and Vascular Institute der Cleveland Clinic, dem landesweit führenden Programm für Kardiologie und Herzchirurgie. Er ist auch Direktor des Zentrums für klinische Genomik.