Neuronenzustand beeinflusst die Genetik von Hirnerkrankungen
Hirnzellen verhalten sich nicht immer gleich. Die Genetik neurologischer Erkrankungen hängt, wie sich zeigt, stark davon ab, ob ein Neuron aktiv oder in Ruhe ist – mit weitreichenden Konsequenzen für die Erforschung dieser Krankheiten.
Dass bestimmte Genvarianten das Risiko für Hirnerkrankungen erhöhen, ist in der Wissenschaft seit Langem bekannt. Welche Zellen diese Varianten aktivieren und zu welchem Zeitpunkt, ließ sich bislang jedoch schwerer bestimmen. Eine neue Studie in Science kombinierte dazu zwei Messmethoden gleichzeitig auf Ebene einzelner Zellen (Single-Cell-Multi-Omics). Die Forschenden aktivierten zunächst Neuronen und maßen anschließend, wie sich die genetische Aktivität dabei veränderte.
Aktivierungszustand bestimmt die Ausprägung genetischer Risikofaktoren
Die Ergebnisse zeigen, dass genetische Risikofaktoren für Hirnerkrankungen in aktivierten Neuronen stärker ausgeprägt sind als in ruhenden. Mit anderen Worten: Der Zustand einer Zelle entscheidet mitunter darüber, ob eine Risikovariante überhaupt eine Wirkung entfaltet. Das ist bedeutsam für Erkrankungen wie Alzheimer, Schizophrenie und Depression, bei denen neuronale Aktivität eine zentrale Rolle spielt. Darüber berichten die Forschenden in ihrer Veröffentlichung in Science.
Die gleichzeitige Erfassung von Genexpression und Chromatinzugänglichkeit in einer einzigen Messung pro Zelle (Single-Cell-Multi-Omics) liefert ein präziseres Bild als frühere Methoden. Ältere Studien untersuchten Zellen häufig im Ruhezustand und übersahen dabei möglicherweise Risikogene, die erst bei der Aktivierung von Neuronen in Erscheinung treten.
Bedeutung für die Longevity-Forschung
Kognitive Einbußen im Alter stehen in Zusammenhang mit Veränderungen darin, wie Neuronen auf Reize reagieren. Wenn genetische Risikofaktoren vor allem in stimulierten Zellen aktiv sind, ergibt sich daraus eine wichtige Folgefrage: Werden diese Faktoren mit dem Altern der Neuronen stärker oder schwächer? Die vorliegende Studie beantwortet das nicht direkt. Sie legt jedoch ein methodisches Fundament, auf dem sich solche Fragen künftig aufbauen lassen.
Die Studie erhebt keinen Anspruch auf kausale Aussagen darüber, wie Hirnerkrankungen entstehen. Sie beschreibt genetische Assoziationen in einem spezifischen zellulären Kontext. Weitere Forschung muss klären, inwieweit sich die Befunde auf menschliches Hirngewebe übertragen lassen.
Suchbegriffe zur Vertiefung: Single-Cell-Multi-Omics Neuronenaktivierung, genetisches Risiko Hirnerkrankungen Zellkontext, neuropsychiatrische Genexpression