Blutproteine in der Entwicklung vom Kind zum Jugendlichen

Eine Studie des Max-Planck-Instituts für Biochemie in Martinsried und der Universität Kopenhagen, Dänemark, zeigt, wie Genetik und Entwicklung die Blutproteine von Kindern formen. Die gewonnenen Daten können im neuen Webportal proteomevariation.org abgerufen werden.

Proteine im Blut dienen während der gesamten Entwicklung als wichtige Indikatoren für Gesundheit und Krankheitsrisiken. Forschende der Universität Kopenhagen und des Max-Planck-Instituts für Biochemie haben nun herausgefunden, wie diese Proteine im Kindes- und Jugendalter reguliert werden – eine wichtige Grundlage für das Verständnis von Krankheitsmechanismen und die Entwicklung besserer Diagnosewerkzeuge.

Eine Studie an mehr als 3000 Kindern und Jugendlichen in Dänemark hat nun gezeigt, wie sich der Proteingehalt im Blut durch genetische Varianten und während der pädiatrischen Entwicklung verändert. Die Studie wurde von Prof. Matthias Mann vom Max-Planck-Institut für Biochemie und dem Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research zusammen mit den Profes. Torben Hansen und Simon Rasmussen von der Universität Kopenhagen geleitet. Die in „Nature Genetics“ veröffentlichten Ergebnisse bilden den Forschenden zufolge die Grundlage für das Verständnis, wie Veränderungen im Proteingehalt Gesundheit und Krankheitsrisiken in der Kindheit anzeigen.

Mithilfe modernster Massenspektrometrie haben die Forschenden mehr als 1200 verschiedene Proteine in Blutproben von mehr als 2100 Kindern und Jugendlichen im Alter von fünf bis 20 Jahren gemessen. Sie fanden heraus, dass der Gehalt von 70 Prozent dieser Proteine durch Faktoren wie Alter, Geschlecht, Body-Mass-Index und Genetik beeinflusst wird. „Der Plasmaproteinspiegel wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst, aber der Grad ihres Einflusses variiert von Protein zu Protein. Als wir die Quellen der Variation aufschlüsselten, stellten wir fest, dass einige Proteinwerte in erster Linie genetisch bedingt sind, während andere stärker von anderen Faktoren wie Alter oder Fettleibigkeit beeinflusst werden. Das hilft zu erklären, warum sich Kinder unterschiedlich entwickeln und warum manche anfälliger für bestimmte Krankheiten sind als andere“, erklärt Dr. Lili Niu, Erstautorin der Studie.

Die Forscherinnen und Forscher entdeckten auffällige Unterschiede darin, wie sich Proteinmengen während der männlichen und weiblichen Pubertät verändern. „Diese geschlechtsspezifischen Proteinveränderungen könnten dazu beitragen, die Unterschiede in der Entwicklung und Krankheitsanfälligkeit von Männern und Frauen zu erklären“, erklärt Hansen.

Die Studie ergab, dass Gene die Menge von einem Drittel der Blutproteine steuern, wobei einige genetische Varianten bis zu 30-mal größere Unterschiede zwischen den Individuen verursachen. Diese Ergebnisse waren in hohem Maße reproduzierbar und wurden bei 1000 Kindern und 558 Erwachsenen repliziert, was ihre Beständigkeit bis ins Erwachsenenalter bestätigte.

Mithilfe fortgeschrittener statistischer Methoden identifizierte das Team 41 Gene, die mit Veränderungen in 33 Merkmalen von Herz- und Stoffwechselerkrankungen einhergehen. „Durch die Verknüpfung von Genen, Proteinen und Krankheiten eröffnen unsere Ergebnisse neue Wege zum Verständnis von Krankheitsmechanismen und zur Identifizierung neuer Angriffspunkte für Medikamente“, betont Rasmussen.

Um es Forschenden auf der ganzen Welt zu erleichtern, diese Erkenntnisse zu nutzen, hat das Team ein interaktives Webportal eingerichtet, auf dem Wissenschaftler verfolgen können, wie sich bestimmte Proteine während der Kindheit verändern.

„Diese Studie zeigt, wie sich die massenspektrometrische Proteomik zu einem leistungsfähigen Werkzeug für groß angelegte Bevölkerungsstudien entwickelt“, fasst Mann zusammen. „Mit einem kleinen Tropfen Blut können wir nun Tausende von Proteinen mit bisher unerreichter Präzision messen, was neue Möglichkeiten eröffnet, Krankheitsmechanismen zu verstehen und Biomarker zu finden, die schon früh im Leben auf ein Krankheitsrisiko hinweisen könnten.“