Degenerative Erkrankungen in Nieren und Leber besser verstehen

Kölner Forschende haben eine Methode entwickelt, mit der sich zelluläre Schäden auf Einzelzellebene nachverfolgen lassen. Die Studie eröffnet neue Wege, um altersbedingte degenerative Erkrankungen zu erforschen, beispielsweise in den Nieren und der Leber.

Ein Forschungsteam der Universität zu Köln, des Universitätsklinikums Köln und des Max-Planck-Instituts für Stoffwechselforschung hat eine Methode entwickelt, mit der sich Schäden an einzelnen Zellen erstmals präzise quantifizieren lassen. Dies soll ermöglichen, Krankheitsverläufe in einzelnen Gewebeproben detailliert zu analysieren. Die Studie ist im Journal „Cell Genomics“ erschienen.

Methode bestimmt Schädigungsgrad von Nieren- und Leberzellen

Die Methode basiert auf einem computergestützten Ansatz, der spezielle Marker-Gene identifiziert, um Schäden an Nierenzellen (Podocyten) und Leberzellen (Hepatozyten) zu messen. Beide Zelltypen sind von zentraler Bedeutung für altersbedingte Erkrankungen. Auf der Grundlage von Einzelzell-RNA-Sequenzierungsdaten und räumlichen Transkriptom-Daten von Mäusen sowie menschlichen Proben erstellten die Forschenden sogenannte Damage Scores.

„Mit unserer Methode können wir Zellen quasi nach ihrem Schädigungsgrad sortieren – und dann am Computer analysieren, welche biologischen Prozesse zeitlich nacheinander auftreten. So lassen sich kritische Frühphasen identifizieren, in denen eine Intervention besonders wirksam wäre“, erklärt Prof. Andreas Beyer vom Exzellenzcluster für Alternsforschung CECAD, der die Studie leitete.

Den Ergebnissen zufolge offenbarte der Podocyte Damage Score (PDS) einen Zusammenhang zwischen der Schädigung von Nierenzellen und einem gestörten zirkadianen Rhythmus. Anhand des Hepatocyte Damage Score (HDS) identifizierten die Forschenden, ab welchem Schädigungsgrad die Leberzellen in einen seneszenten, metabolisch dysfunktionalen Zustand übergehen.

Besser verstehen, präziser behandeln

Hinter der Studie steht eine enge Zusammenarbeit zwischen Grundlagenforschung und klinischer Medizin. Beyer, Experte für computergestützte Biologie, und Dr. Martin Kann, Nephrologe, starteten das Projekt mit dem Ziel, langsam fortschreitende degenerative Erkrankungen besser zu verstehen. Mittlerweile haben sich weitere Teams, darunter Leber- und Stoffwechselexpert:innen, dem Konsortium angeschlossen.

„Unser Konzept funktioniert mit Einzelzell-RNA-Sequenzierungsdaten sowie mit räumlichen Transkriptom-Daten. Somit ist die Methode universell einsetzbar – auch für andere Zelltypen und Organe“, sagt Beyer. Die Methode ermögliche es nun, frühe Krankheitsmechanismen von späteren Veränderungen zu unterscheiden. Potenziell könnten sogar patientenspezifische von generellen Krankheitsverläufen abgegrenzt werden. „Das ist ein wichtiger Schritt, um Therapien präziser auf individuelle Bedürfnisse abzustimmen“, ergänzt Kann. (mkl)

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