Medizinische Genomik

Die Vollendung des humanen Genomprojekts und der enorme technische Fortschritt haben in den letzten Jahren zur Aufklärung der genetischen Ursachen einer immensen Zahl komplexer und monogener Erkrankungen geführt.

Der Profilbereich „Medizinische Genomik“ konnte insbesondere bei der genetischen Analyse von KHK und Herzinfarkt, des M. Parkinson, verschiedener Dystonien und des Cornelia de Lange Syndroms große Erfolge feiern. Trotz dieser Erfolge, die durch genomweite Assoziationsstudien sowie Kopplungsstudien erzielt werden konnten, kann nur ein sehr kleiner Anteil der Heritabilität der meisten Erkrankungen durch die bislang identifizierten Varianten erklärt werden. Dieses als “missing heritability” bezeichnete Phänomen gilt es aufzuklären.

Ein viel versprechender Ansatz, die offensichtliche Lücke, zu füllen, ist die Hochdurchsatzsequenzierung (next generation sequencing: NGS). Mittels dieser neuen molekularbiologischen Technologie ist es heute möglich, menschliche Genome mit vertretbarem finanziellem und personellem Einsatz vollständig zu sequenzieren. An der Universität zu Lübeck konnte in den vergangenen Jahren dafür eine Pipeline zur Auswertung dieser sehr komplexen Datensätze etabliert werden.

An die Identifizierung genetischer Varianten schließt sich deren funktionelle Charakterisierung in vitro und in vivo an. Eine besonders wichtige Technologie ist dabei bspw. die Generierung von induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS) und deren anschließende Transdifferenzierung in Zielgewebe, wie z. B. Neuronen – eine Entdeckung, für die im Jahre 2012 der Nobelpreis verliehen wurde. Auf diese Weise stehen sonst nur schwer oder gar nicht zugängliche Gewebe mit „endogenen Mutationen“ für die Untersuchung und Validierung der genetischen Befunde im humanen Zellmodell zur Verfügung. In den vergangenen Jahren konnten Mitarbeiter des Institutes für Neurogenetik sehr erfolgreich eine solche Plattform zur Herstellung und Testung von iPS-Zellen etablieren.

Neben der NGS- und der iPS-Plattform konnte zudem eine Plattform zur systematischen Phänotypisierung von kardiovaskulären und dermatologischen Knock-out-Mausmodellen aufgebaut werden. In den kommenden Jahren sollen nun zusätzlich der Zebrafisch als Modell für die Erforschung der Atherosklerose und Drosophila als Modell für die Parkinsonerkrankung das Portfolio der funktionellen Genomik in Lübeck erweitern.