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Freitag, 20.01.2017
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Biomarker für Tuberkulose identifiziert

Tuberkulose-Infektion verändert knapp 2.000 Gene des Menschen

Nicht immer verrät sich eine Tuberkulose-Infektion durch Symptome. Jetzt aber haben Forscher erstmals knapp 2.000 Gene identifiziert, die bei einem infizierten Menschen „anders ticken“ als bei einem Gesunden. Darunter sind Gene, die die Aktivität des Immunsystems regulieren und das Selbstmord-Programm von Immunzellen steuern. Fünf davon eignen sich als Biomarker, als einfach zu analysierende Anzeiger für eine Infektion.
Eine Fresszelle, ein spezialisiertes weißes Blutkörperchen (grün), ist im Begriff, Tuberkulose-Bakterien (orange) in sich einzuschließen und zu verdauen.

Eine Fresszelle, ein spezialisiertes weißes Blutkörperchen (grün), ist im Begriff, Tuberkulose-Bakterien (orange) in sich einzuschließen und zu verdauen.

Der Tuberkulose-Erreger ist hoch-infektiös, aber nicht sehr effektiv: Weltweit tragen rund zwei Milliarden Menschen das Bakterium Mycobacterium tuberculosis in sich, aber nur bei jedem Zehnten davon bricht die Krankheit nach der Infektion aus. Niemand weiß, wer erkrankt und wer nicht. Deshalb suchen Wissenschaftler nach biologischen Markern, mit denen sie die Anfälligkeit für Tuberkulose vorhersagen können. Bislang waren jedoch keine Biomarker bekannt, die den Verlauf einer Tuberkulose-Infektion anzeigen.

„Dies ist einer der Gründe, warum die Entwicklung neuer Medikamente und Impfstoffe gegen Tuberkulose so schwierig ist“, erklärt Tuberkuloseforscher Stefan Kaufmann vom Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie. Als Biomarker eignen sich Substanzen, die im Körper leicht nachweisbar sind. Er und seine Kollegen haben nun mehrere Kandidaten für solche Biomarker entdeckt. Dafür analysierten die Max-Planck-Forscher Blutproben von Tuberkulose-infizierten und gesunden Menschen aus Südafrika und maßen die Genaktivität der darin enthaltenden Blutzellen mittels RNA-Screening.

Bakterium verändert knapp 2.000 Gene


Das Ergebnis: Im Vergleich zu latent infizierten Patienten unterscheiden sich bei erkrankten Tuberkulose-Patienten 1.935 Gene in ihrer Aktivität. Die größten Unterschiede konnten die Berliner Forscher dabei beim so genannten Fc Gamma Rezeptor feststellen. Der Rezeptor sitzt auf der Oberfläche von Immunzellen und sorgt dafür, dass die Zellen Antikörper-beladene Bakterien erkennen und beseitigen können. Im Blut von erkrankten Tuberkulose-Patienten sind seine Werte deutlich höher als bei latent infizierten oder nicht infizierten Gesunden. Ähnlich wie der Fc Gamma Rezeptor besitzen vier weitere Gene ein für latente Infektionen charakteristisches Aktivitätsprofil.


Fünf Gene als Biomarker geeignet


Mit diesen fünf Biomarkern konnten die Forscher Tuberkulose-Patienten mit 94 prozentiger und latent infizierte Gesunde mit 97 prozentiger Sicherheit diagnostizieren. „Diese Gene bilden eine Art Signatur für Tuberkulose. Sie können künftig als Marker dafür dienen, ob ein Patient krank ist oder lediglich Tuberkulose-Bakterien in sich trägt, ohne krank zu sein. Langfristig möchten wir natürlich eine Signatur definieren, die eine Voraussage zulässt, ob ein latent infizierter Gesunder später an Tuberkulose erkranken wird oder nicht“, hofft Stefan Kaufmann.

Allerdings müssen die Kandidaten zuvor noch bei Menschen unterschiedlicher ethnischer Herkunft getestet werden. Denn die Aktivität einzelner Gene kann sich bei Tuberkulose-Patienten anderer Abstammung unterscheiden. Allerdings hatte die Gruppe in früheren Untersuchungen ein ähnliches Muster bei Europäern festgestellt.

Immun-Fitness entscheidend für Erreger-Kontrolle


Die Analyse der Genaktivität zeigt zudem, dass nur ein Immunsystem im Gleichgewicht die Tuberkulose-Bakterien unter Kontrolle halten kann. Gerät das Immunsystem aus der Balance, wird aus einer latenten Tuberkulose-Infektion eine akute Erkrankung. So sind bei Tuberkulose-Patienten eine bestimmte Gruppe von Killerzellen sowie so genannte Apoptose-Gene weniger aktiv, die das Selbstmord-Programm von Zellen steuern. Möglicherweise entgehen die Erreger auf diese Weise der Vernichtung durch die Immunabwehr. (Genes and Immunity, 2011; doi:10.1038/gene.2010.51)
(Max-Planck-Gesellschaft, 22.03.2011 - NPO)
 
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