Forschende der Universitätsmedizin Greifswald und des Universitätsklinikums Freiburg haben in einer aktuellen Studie wichtige Zusammenhänge zwischen genetischen Varianten und dem menschlichen Stoffwechsel aufgedeckt. Dabei konnten sie 192 signifikante Verbindungen zwischen einzelnen Genen und Stoffwechselprodukten identifizieren. Die Ergebnisse wurden im renommierten Fachjournal Nature Genetics veröffentlicht. Unterstützt wurde die Studie durch den High-Performance-Computing-Service des Universitätsrechenzentrums Greifswald.
„Wir haben ein Computermodell des menschlichen Stoffwechsels erstellt, das über 80.000 chemische Reaktionen simuliert“, erklärte Johannes Hertel, Co-Leiter der Studie und Professor für Systembiologie und Translation in der Psychiatrie an der Unimedizin Greifswald. Mit diesem virtuellen metabolischen Menschen können Forschende sogenannte Knockout-Experimente durchführen, bei denen die Effekte des vollständigen Abschaltens eines Gens auf die Stoffwechselprozesse simuliert werden. Diese Art von Experimenten war bisher nur in Tierversuchen möglich.
Neue Erkenntnisse zur Genetik von Stoffwechselerkrankungen
Im Rahmen des Projekts wurden mehr als 4.700 Teilnehmer der deutschen GCKD-Studie (German Chronic Kidney Disease) genetisch untersucht. Die Nieren spielen eine zentrale Rolle bei der Ausscheidung von Stoffwechselprodukten. Die Studie analysierte seltene genetische Varianten hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf insgesamt 2.690 verschiedene Stoffwechselprodukte (Metaboliten) in Blutplasma und Urin. Prof. Dr. Anna Köttgen, Co-Leiterin der Studie und Direktorin des Instituts für Genetische Epidemiologie am Universitätsklinikum Freiburg, äußerte sich positiv: „Unsere Studie liefert neue Erkenntnisse darüber, welche Gene eine Rolle in bestimmten Stoffwechselwegen spielen und wie genetische Variationen zu gesundheitlichen Problemen führen können.“
Die Freiburger Forschenden konnten ermitteln, welche genetischen Defekte welche Stoffwechselprozesse beeinflussen, während die Greifswalder die Vorhersagegüte ihres Modells überprüften. Das Modell konnte in nahezu 80 Prozent der Fälle die Effekte replizieren, was als sehr bemerkenswert gilt. Prof. Dr. Karlhans Endlich, Wissenschaftlicher Vorstand der Unimedizin Greifswald, wies darauf hin, dass innovative computergestützte Methoden für die moderne Medizin von großer Bedeutung sind. Sie ermöglichen es, genetische Zusammenhänge auf neuartige Weise zu erforschen.
In einem anderen Projekt haben Forschende des Helmholtz-Instituts für One Health (HIOH) gemeinsam mit Wissenschaftlern der Universität Greifswald alarmierende Ergebnisse zur Verbreitung von antibiotikaresistenten Bakterien in der Ostsee veröffentlicht. Die über ein Jahr gesammelten Wasserproben aus verschiedenen Standorten, darunter Badebereiche und Kläranlagen, zeigen, dass resistente Keime nicht nur in Krankenhäusern, sondern auch in der Umwelt verbreitet sind. Die Ergebnisse wurden im Fachjournal npj Clean Water publiziert.
Prof. Katharina Schaufler, Co-Leiterin dieser Studie, warnte vor den hohen Konzentrationen multiresistenter Erreger in Kläranlagen. Diese Erreger weisen eine bedenkliche Resistenz gegen wichtige Antibiotika auf. Obwohl in Boddengewässern ebenfalls resistente Keime gefunden wurden, geschah dies in geringerem Maß. Die Studie hebt die Notwendigkeit hervor, die Abwasserbehandlungsprozesse zu optimieren, um die Umweltbelastung durch solche Erreger zu reduzieren und fordert eine gezielte Regulierung des Antibiotikaeinsatzes in Medizin und Landwirtschaft.
Prof. Karlhans Endlich betonte zudem die gesundheitlichen Verbindungen zwischen Mensch und Tier und die Dringlichkeit weiterer Forschungen, um effektive Strategien zur Bekämpfung dieser stillen Pandemie zu entwickeln. Weitere Informationen zu der Studie über antibiotikaresistente Bakterien finden sich auf das-wissen.de sowie uni-greifswald.de.
