Was Gene uns über Herzerkrankungen verraten können

Es besteht ein enormes Interesse daran zu erfahren, was unsere Gene uns über uns selbst sagen können. Möchten Sie wissen, ob Sie ein irreguläres Gen (Genvariante) haben, das einen himmelhohen Cholesterinspiegel verursacht oder Ihr Blutgerinnsel erleichtert, bevor es mit einem Standard-Bluttest nachgewiesen werden könnte? Wäre es nicht hilfreich zu wissen, ob Sie in jungen Jahren ein Risiko für einen zukünftigen Herzinfarkt haben, damit Sie mit einer Behandlung beginnen können, um dies zu verhindern?

Es herrscht große Aufregung über das Versprechen der Genomsequenzierung und wie sie verwendet werden könnte, um effektivere Behandlungen für ein Individuum zu entwickeln, im Wesentlichen zur Personalisierung der Pflege. Krebsärzte beginnen bereits, genetische Informationen von Tumoren einer Person zu verwenden, um die ihrer Meinung nach wirksamsten Medikamente auszuwählen. Aber die personalisierte Medizin steckt noch in den Kinderschuhen und wird in der Kardiologie noch nicht weit verbreitet. Warum? Denn je mehr wir lernen, desto mehr Fragen haben wir.

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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 zuerst lernen, wie normale Gene aussehen. Glücklicherweise konnten engagierte Genetiker die DNA mit Hilfe leistungsfähiger Computer kartieren. Hochentwickelte Maschinen können diese komplexen Codes sehr schnell lesen und der Prozess, der 13 Jahre dauerte, kann jetzt in etwa einem Tag erledigt werden.

Als nächstes begannen diese Wissenschaftler, nach unregelmäßigen Genen zu suchen, die bei Menschen mit bestimmten Krankheiten auftraten, um eine Verbindung zwischen der Mutation und der Erkrankung herzustellen. Das ist, als würde man auf den Seiten eines Buches Tippfehler finden.Jeder hat mehrere Tippfehler in seiner DNA.

Aber wir haben gelernt, dass die Verbindung nicht immer einfach ist. Wir haben beispielsweise mehrere Genvarianten gefunden, die zu einer hypertrophen Kardiomyopathie führen, einer Krankheit, die dazu führt, dass sich der Herzmuskel verdickt, vergrößert und schließlich versagt. Wir wissen seit langem, dass nicht jeder, der diese Genvariante trägt, die Krankheit entwickelt. Dies gilt auch für andere Genvarianten.

Darüber hinaus haben Wissenschaftler kürzlich herausgefunden, dass eine Genvariante bei der hypertrophen Kardiomyopathie einige Rassen betreffen kann, andere jedoch nicht. Kaukasische Menschen, die eine Genvariante haben, können beispielsweise eine Krankheit entwickeln, während Schwarze mit derselben Genvariante dies möglicherweise nicht. Wir wissen nicht genau warum. So kann das Vorhandensein einer Genvariante bei manchen Menschen eine andere Auswirkung auf andere haben, was bedeutet, dass andere Faktoren eine Rolle spielen können.

Darüber hinaus gibt es viele Krankheiten, die eine genetische Ursache zu haben scheinen, weil sie in Familien vorkommen, aber wir konnten die Genvarianten, die sie verursachen, nicht identifizieren. Es ist wahrscheinlich, dass mehrere Genvarianten beteiligt sind.

Fortschritte machen

Aus Herzsicht haben wir am meisten aus seltenen Mutationen gelernt. Diese Entdeckungen haben zu einem besseren Verständnis dafür geführt, wie die Natur diese Probleme beheben kann. Es besteht große Hoffnung, dass wir diese Erkenntnis nutzen können, um neue Medikamente zur Behandlung dieser Krankheiten zu entwickeln.

Zum Beispiel wurde vor einem Jahrzehnt eine Genvariante identifiziert, die mit der Unfähigkeit der Leber in Verbindung steht, Cholesterin aus dem Blutkreislauf zu entfernen. Menschen mit dieser Mutation haben einen sehr hohen Cholesterinspiegel im Blut. Diese Entdeckung wurde verwendet, um eine neue Klasse von Cholesterin-Medikamenten zu entwickeln, die als PCSK9-Inhibitoren bezeichnet werden und Patienten mit der Mutation dabei helfen, Cholesterin zu metabolisieren.

Das Medikament verhindert, dass ein Protein namens PCSK9 den normalen Cholesterin-Clearance-Mechanismus in der Leber stört. Von der Entdeckung des PCSK9-Signalwegs bis zur Herstellung eines Medikaments, das bei Patienten eingesetzt werden konnte, vergingen weniger als ein Jahrzehnt. Dies wäre ohne Kenntnis des genetischen Codes nicht möglich gewesen.

Genetische Studien bringen uns auch der Suche nach einer Behandlung der hypertrophen Kardiomyopathie näher. Es wurde eine innovative Behandlung entwickelt, bei der kleine Moleküle verwendet werden, um gezielt dort anzusetzen, wo sich die Genvariante befindet. Wenn Katzen, die zu dieser Krankheit neigen, dieses Mittel erhalten, sinkt die Wahrscheinlichkeit, dass sie ein vergrößertes Herz entwickeln.

Der nächste Schritt besteht darin, die Formel an Menschen mit einem Risiko für die Krankheit zu testen. Wenn die Behandlung wirksam ist, wird sie ein Durchbruch bei der Prävention einer hypertrophen Kardiomyopathie sein. Derzeit gibt es keine Behandlung für diejenigen, die eine höhere Wahrscheinlichkeit haben, diese Krankheit zu entwickeln, weil sie die Genvariante tragen. Entwicklungen wie diese sind sehr spannend, da sie unseren Ansatz in der Patientenversorgung von reaktiv zu proaktiv verändern.

Was wir nicht wissen

Wenn wir uns dem Verständnis der Beziehung zwischen Genmutationen und Krankheiten nähern, kommt ein dritter Faktor hinzu, der die Angelegenheit verkompliziert und zeigt, dass 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 gelangen

Schließlich hoffen wir jedoch, dass sie uns helfen werden, einige grundlegende Fragen zu verstehen, beispielsweise warum manche Menschen, die entweder rauchen, verschmutzte Luft atmen oder sich schlecht ernähren, Herzerkrankungen entwickeln, während andere dies nicht tun. Die gute Nachricht ist, dass neuere Studien auch darauf hindeuten, dass gesunde Gewohnheiten wie regelmäßiger Sport und eine gesunde Ernährung das Risiko der Entwicklung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, die durch Genvarianten vererbt werden, überwinden können.

Ausfüllen der Lücken

Es fehlen viele Teile des DNA-Puzzles. Glücklicherweise sind mehrere große Anstrengungen im Gange, um genomische Daten zu sammeln und zu analysieren. Das ultimative Ziel ist es, Ärzten das Wissen zu vermitteln, das sie benötigen, um Patienten mit einer bestimmten Krankheit zu behandeln.

Eine Anstrengung heißt Precision Medicine Initiative oder All of Us. Es ist ein einzigartiges Projekt, das darauf abzielt, individuelle Unterschiede in Genen, Umwelt und Lebensstil zu identifizieren. An dem Projekt werden landesweit eine Million oder mehr Teilnehmer teilnehmen, die sich bereit erklären, biologische Proben, genetische Daten sowie Ernährungs- und Lebensstilinformationen über ihre elektronischen Krankenakten mit Forschern zu teilen. Es ist zu hoffen, dass die durch dieses Programm gesammelten Informationen zu genaueren Behandlungen für viele Krankheiten führen werden.

Günstiger testen

Die Kosten für die DNA-Sequenzierung sind von Tausenden von Dollar auf Hunderte von Dollar gefallen und sinken weiter. Da die niedrigeren Preise DNA-Tests für den Durchschnittsbürger zugänglich machen, werden wir wahrscheinlich mehr Direktmarketing sehen, das es Familien ermöglicht, einige genetische Krankheitsrisiken zu identifizieren, ähnlich wie Sie DNA-Tests bereits verwenden können, um Ihre Vorfahren zu entdecken. Wir lernen immer noch, welche Auswirkungen es haben kann, wenn Informationen über das Krankheitsrisiko die Gesundheit und das Wohlbefinden der Menschen erhalten.

In der medizinischen Welt versuchen wir herauszufinden, wie wir DNA-Tests verwenden 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 damit zu tun ist. Ein gutes Beispiel ist die familiäre Hypercholesterinämie. DNA-Tests haben ergeben, dass drei Prozent der Menschen ein erhöhtes Risiko für diese Erkrankung haben, die einen gefährlich hohen Cholesterinspiegel im Blut verursacht. So:

• Sollte jeder getestet werden, um diese drei Prozent zu finden?

• Ist dies besser, als einen Standard-Cholesterintest im Blut zu verwenden und eine sorgfältige Familienanamnese zu erheben?

• Was ist, wenn ein DNA-Test feststellt, dass Sie 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 gehen

Wir haben gerade erst begonnen, an der Oberfläche zu kratzen, aber wir gehen davon aus, dass die Genetik letztendlich die Art und Weise verändern wird, wie Kardiologen Patienten und ihre Familien mit bestimmten Formen von Herzerkrankungen wie Herzinsuffizienz beurteilen. Jeder fünfte Erwachsene entwickelt eine Herzinsuffizienz. Und die Krankheit betrifft die Kinder von jedem vierten Herzinsuffizienzpatienten. Wir möchten diese Menschen identifizieren, bevor sie eine Herzinsuffizienz entwickeln.

Zum Glück ermöglichen uns viele spannende neue Entwicklungen in Wissen und Technologie, dieses enorm komplizierte Puzzle zu lösen. Die Identifizierung des Potenzials von Gentests ist eine entmutigende, aber spannende 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 laut U.S. News & World Report. Er ist auch Direktor des Center for Clinical