GrundlagenforschungDownsyndrom lässt sich im Labor ausknipsen

Trisomie 21 ist die häufigste Chromosomenmutation unter Neugeborenen. Kaum verstanden ist, wie sie wirkt. Ein verblüffender Ansatz könnte das ändern. von 

Ein Kind, das in seinen Körperzellen eine dritte Kopie des Chromosoms 21 trägt.

Ein Kind, das in seinen Körperzellen eine dritte Kopie des Chromosoms 21 trägt  |  © Kirill Kudryavtsev/AFP/Getty Images

Nach nur drei Wochen war das unerwünschte Chromosom still. Zusammengepresst und dicht verpackt in einer Stammzelle schlummerte Nummer 21 handlungsunfähig in der Petrischale. Die Entwicklungsbiologin Jeanne B. Lawrence und ihre Kollegen von der Uni von Massachusetts hatten es ausgeschaltet.

Menschen mit Downsyndrom haben von dieser Nummer 21, dem kleinsten Chromosom des Erbguts, eine Kopie zu viel in jeder Zelle: drei statt zwei. So auch der Mann, aus dessen Zellen die Forscher die Stammzellen für ihren Versuch züchteten. Neben Äußerlichkeiten wie den oft mandelfömigen Augen und der Stupsnase verursacht so eine Trisomie 21 eine langsamere körperliche und geistige Entwicklung. Die Betroffenen leiden häufiger an angeborenen Herzfehlern, Magen- und Darmstörungen und erkranken oft an einer frühen Form der Alzheimer-Demenz. Zumindest in der Zellkultur setzten die Wissenschaftler aus den USA nun die dafür verantwortliche dritte Kopie des Chromosoms 21 außer Gefecht.

Anzeige

"Wir hoffen, dass unser Grundlagennachweis spannende Wege weist, das Downsyndrom neu zu untersuchen", sagt die Hauptautorin Lawrence, deren Studie nun im Magazin Nature erschienen ist. "In den vergangenen zehn Jahren hat es große Fortschritte gegeben im Bemühen, Defekte, die auf einzelnen Genen basieren, zu korrigieren", sagt Lawrence. Die Idee, irgendwann einmal Veranlagungen behandeln zu können, die mehrere Hundert Gene auf einem ganzen Chromosom betreffen, sei nun zumindest vorstellbar. 

Die Professorin für Zell- und Entwicklungsbiologie verweist auf Erfolge in der riskanten Gentherapie. Hierbei experimentieren Forscher damit, genetische Informationen in die Zellen von Menschen zu schleusen, um fehlerhafte Vorgänge im Erbgut zu beheben. Bei einzelnen Menschen mit seltenen angeborenen Erkrankungen wie der Immunschwäche ADA-SCID oder dem Nervenleiden Adrenoleukodystrophie (ALD) konnte der Verlauf gestoppt werden. Doch es gibt auch viele Rückschläge: Patienten, deren Immunsystem etwa nach dem Eingriff in die Kerne ihrer Zellen überreagierte und sie tötete.

Chromsomenfehler

Nach der Zeugung eines Menschen kann es zu Fehlern kommen. Es kommt vor, dass in den Zellen des Nachwuchses eines der 46 Chromosomen fehlt (Monosomie) oder überzählig ist (Trisomie). Das passiert, wenn sich zuvor während der Bildung der Keimzellen der Eltern, der Chromosomensatz nicht auf 23 halbiert hat. Dramatische Chromosomenfehler führen zu einem Abort, zu einem frühen Zeitpunkt der Schwangerschaft.

Dagegen können Kinder mit Trisomie 18 oder 13 lebend geboren werden, sterben aber meist sehr früh. Menschen können mit Abweichungen der Zahl des Geschlechtschromosoms X leben: Frauen mit einer Monosomie X oder Trisomie X und Männer mit zwei X- und einem Y-Chromosom (Klinefeltersyndrom).

Ebenfalls lebensfähig und häufig sind Kinder, bei denen ein überzähliges Chromosom 21 vorhanden ist: Diese Trisomie 21 führt zum Downsyndrom und kommt gegenwärtig in Deutschland bei einer von 500 Schwangerschaften vor.

Risiko einer Trisomie

Das Risiko dafür ist fast ausschließlich vom Alter der Mutter abhängig. Auch bei jüngeren Schwangeren kann der Fötus Merkmale des Downsyndroms haben, die Häufigkeit steigt aber jenseits des 35. Lebensjahres steil an: Sind bei 25-Jährigen noch deutlich unter 0,1 Prozent der Schwangerschaften betroffen, steigt die Gefahr bei Frauen mit 35 auf 0,3 Prozent. Bei Schwangerschaften im Alter von 40 Jahren hat bereits eines von hundert Kindern eine Trisomie 21, mit 48 sind es neun von hundert.

Vorgeburtliche Untersuchungen

Nach Erhebungen der Bundeszentrale für gesundheitliche Aufklärung von 2004 nutzen 85 Prozent der Schwangeren die Möglichkeit vorgeburtlicher Untersuchungen. Ab 35 Jahren wird ihnen im dritten Monat die sogenannte Ersttrimester-Untersuchung angeboten. Mittels Ultraschall untersucht der Arzt den Fötus auf verschiedene Auffälligkeiten. Dazu gehören etwa die Nackentransparenz, Herzanomalien, die Größe des Kindes und die Fruchtwassermenge. Die verschiedenen Befunde gehen dann in einen Risikowert ein.

Aber selbst wenn das Ergebnis einen Verdacht auf Trisomie 21 nahelegt, trifft dieser nur in fünf bis zwölf Prozent dieser Fälle tatsächlich zu. Deshalb wird den sogenannten Hochrisikoschwangeren zusätzlich eine Punktion des Fruchtwassers angeboten, um in den im Fruchtwasser enthaltenen Zellen des Fötus eine Chromosomenanalyse durchzuführen. Erst diese Analyse liefert dann die definitive Diagnose. Das Risiko der Untersuchung ist allerdings hoch: Bei rund einem Prozent der Eingriffe kommt es zu Komplikationen mit der Folge einer Fehlgeburt.

Bernhard Horsthemke dämpft daher allzu hohe Erwartungen an die neuen Studienergebnisse. Der Leiter der Humangenetik am Uni-Klinikum in Essen sagt: "In absehbarer Zeit oder gar in den kommenden zehn Jahren sehe ich keine Chance auf einen therapeutischen Nutzen." Es gehe hier schließlich um den ersten Nachweis, dass sich ein gesamtes Chromosom in menschlichen Zellen abschalten ließe. Ob dabei wirklich alle für das Downsyndrom relevanten Gene ruhen, wie stabil diese Stilllegung sei und welche Folgen sie noch haben könnte, müsse sich erst zeigen.

Sven Stockrahm
Sven Stockrahm

Sven Stockrahm ist Redakteur im Ressort Wissen bei ZEIT ONLINE. Seine Profilseite finden Sie hier.

"Dass bei einigen natürlicherweise vorkommenden Umbauten von Chromosomen einzelne Gene inaktiviert werden können, ist lange bekannt", sagt Horsthemke. "Da schwappen die Effekte eines Gens über, das normalerweise überschüssige X-Chromosomen abstellt." Genau dieses X-Inaktivierungsgen, kurz XIST, nutzten die Wissenschaftler um Jeanne Lawrence.  

XIST hat im menschlichen Erbgut eine entscheidende Funktion. Es regelt die Betriebsamkeit der Gene in den Geschlechtschromosomen von Frauen. Sie besitzen zwei X-Chromosomen, von denen eines in der frühen Entwicklung ruhiggestellt wird. Dies ist nötig, da im Laufe der Evolution das X-Chromosom doppelte Aufgaben übernahm, nachdem sich bei Männern das Y-Chromosom für das Geschlecht ausprägte. 

Leserkommentare
  1. 1. [...]

    Bitte verzichten Sie auf die Verbreitung kruder Theorien. Danke, die Redaktion/fk.

    Eine Leserempfehlung
    Reaktionen auf diesen Kommentar anzeigen

    ... hierfür auch Belege?

  2. ... hierfür auch Belege?

    Antwort auf "[...]"
  3. wäre es. Eine quälende Krankheit weniger.

    5 Leserempfehlungen
    Reaktionen auf diesen Kommentar anzeigen
    • Nibbla
    • 17. Juli 2013 22:58 Uhr

    Der Rest hat vlt ein Problem.
    Drum ist immer die Frage für wenn ist das Leben in diesem Fall unwert. ^^

    • yurina
    • 17. Juli 2013 23:18 Uhr

    Menschen mit Trisomie 21 können ein durchaus erfülltes und glückliches Leben führen. Natürlich sind sie in erhöhtem Maß auf Unterstützung ihrer Mitmenschen angewiesen. Aber "quälend" ist das Syndrom eher nicht - auch wenn sich alle Eltern ein "normales" und gesundes Kind wünschen. So verlockend die Aussicht ist, das überschüssige Chromosom auszuschalten (schön, wenn das ohne unerwünschte Nebenwirkung ginge) - meines Erachtens ist das Downsyndrom kein Grund für eine Abtreibung.

  4. "Viele Familien dürften der berechtigten Ansicht sein, dass das Downsyndrom gar keiner Heilung bedarf."

    Heilung:
    Er wäre auch immer noch ein Mensch und körperlich gesund.
    Was und wie wir sind steht AUCH in den Genen aber nicht nur.
    Man kann aus jedem Menschen einen Heiligen oder einen Massenmörder machen.
    Erziehung macht alles aus. Wir sind so aufgebaut, dass wir dauerhaft von äußeren Reizen abhängig sind, unserer Umgebung.
    Man verliert dadurch keinen geliebten Menschen.

  5. Leider ist die Darstellung hier recht effektheischerisch - mit der Feststellung "Downsyndrom lässt sich im Labor ausknipsen" als Überschrift, die falsch ist. Es kann wie - dann später im Artikel zu lesen ist - ein Chromosom deaktiviert werden; bisher kann dadurch aber kein Krankheitsbild (Downsyndrom) verändert werden, dies ist noch ferne Zukunftsmusik. "Trisomie 21 lässt sich in Zellkulturen verhindern" - dies wäre eine Überschrift, die (m.E.) der "Zeit" angemessen wäre.

    11 Leserempfehlungen
    Reaktionen auf diesen Kommentar anzeigen

    Leider ist Herr Stockrahm mal wieder uebers Ziel hinaus gehopst. Downsyndrom laesst sich natuerlich nicht so schnell ausknipsen. Was die Arbeit zeigt sind vielversprechende Ansaetze in Zellkultur. Ob das in-vivo und sogar beim Menschen gelingt ist in weiter Ferne. Von daher ist die Ueberschrift als reisserisch darzustellen nicht uebertrieben. Die Zeit hat besseren Journalismus verdient. Die Mehrzahl der Kommentare zeigt auch, dass die Leser solch eine Therapie schon als real machbar empfinden, was der journalistischen Qualitaet des Artikels zuzuschreiben ist.

Bitte melden Sie sich an, um zu kommentieren

  • Artikel Auf einer Seite lesen
  • Quelle ZEIT ONLINE
  • Schlagworte Grundlagenforschung | Chromosom | Embryo | Erbgut | Massachusetts
Service