Huda Zoghbi und Adrian Bird erhalten den „International Translational Neuroscience Award 2022“ der Gertrud Reemtsma Foundation für ihre Ergebnisse zur Entstehung des Rett-Syndroms
Das Gehirn ist eines der komplexesten Gebilde der Natur. Etwa 100 Milliarden Nervenzellen arbeiten zusammen, um die überlebensnotwendigen Funktionen, aber auch die Denk- und Lernprozesse zu steuern. Bei Erkrankungen des Gehirns ist es oft sehr schwierig, die zugrunde liegenden Veränderungen zu erkennen. In diesem Jahr verleiht die Gertrud Reemtsma Foundation den International Prize for Translational Neuroscience an zwei Wissenschaftler für ihre Arbeiten zum Rett-Syndrom. Huda Zoghbi vom Baylor College of Medicine in den USA identifizierte das MECP2-Gen als Ursache des Rett-Syndroms und untersuchte seine Funktion in verschiedenen Arten von Nervenzellen. Adrian Bird von der University of Edinburgh entdeckte die Rolle des MECP2-Proteins bei der Regulation gentechnisch veränderter Gene und untersuchte an Mäusen das Rett-Syndrom. Damit haben die beiden Forscher einen wichtigen Beitrag dazu geleistet, die Krankheit besser zu verstehen und die Grundlage für neue Behandlungsmöglichkeiten zu schaffen. Der Preis wird am 16. Juni 2022 im Bucerius Kunst Forum in Hamburg verliehen.
Huda Zoghbi (links) und Adrian Bird.
© privat
Huda Zoghbi (links) und Adrian Bird.
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Eltern sind oft die ersten, die merken, dass etwas nicht funktioniert: Ihr zuvor gesundes Kind scheint plötzlich das Interesse an Gleichaltrigen und der Umwelt zu verlieren. Die ersten gelernten Wörter verschwinden und er hat Schwierigkeiten beim Gehen und Balancieren.
Das Rett-Syndrom ist eine neurologische Störung, die eine Vielzahl von Symptomen wie Autismus, Epilepsie und Angststörungen umfasst. Jedes Jahr erkranken in Deutschland etwa 50 Kinder, meist Mädchen. Nach einem ersten Jahr des normalen Lebens verlieren die Betroffenen zunehmend die Fähigkeit zu sprechen und sich zu bewegen. Infolgedessen sind sie für den Rest Ihres Lebens von Ihnen abhängig.
Charakteristisch für das Rett-Syndrom sind repetitive Handbewegungen, die an das Händewaschen erinnern. Die Patienten zeigen zum Teil starke autistische Züge, leiden unter Angststörungen und vielfältigen körperlichen Beschwerden wie Atembeschwerden oder einer Verkrümmung der Wirbelsäule. Derzeit gibt es keine Behandlung für diese schwere Krankheit.
Huda Zoghbi entdeckte den Auslöser der Krankheit
Als Huda Zoghbi 1983, zu Beginn ihrer neurologischen Ausbildung, schnell bei zwei Mädchen das Rett-Syndrom diagnostizierte, war noch sehr wenig über die Krankheit bekannt. Zoghbi wollte die Ursache dieser komplexen Krankheit finden. Da in jeder betroffenen Familie nur ein Familienmitglied betroffen ist, scheinen Veränderungen im Genom spontan aufzutreten. Das dafür verantwortliche Gen zu finden, war damals eine große Herausforderung, auch weil die genetische Analyse noch zeit- und kostenintensiv war.
Über zehn Jahre lang untersuchte Zoghbi die Genome der betroffenen Familien und reduzierte die möglichen Gene genauer. Schließlich fand er Veränderungen in einem Gen namens MECP2 auf dem X-Chromosom bei Menschen mit Rett-Syndrom. Diese Mutationen führen zur Produktion eines defekten MeCP2-Proteins und lösen die Krankheit aus.
Adrian Bird analysierte gentechnisch veränderte Mäuse ohne das MECP2-Gen
Das MeCP2-Protein wurde einige Jahre zuvor von Adrian Bird entdeckt. Die Wissenschaftlerin entdeckte, dass MeCP2 an bestimmte Stellen in der DNA bindet, die mit Methylgruppen markiert sind, und so die Aktivität von Tausenden von Genen in Nervenzellen reguliert und optimiert.
Als bekannt wurde, dass die Funktion von MeCP2 bei Patienten mit Rett-Syndrom in vielen Nervenzellen nicht auftreten kann, wollte Bird seine Rolle in diesen Zellen genauer untersuchen. Dazu entwickelte er gentechnisch veränderte Mäuse, bei denen das MECP2-Gen ausgeschaltet war. Diese Mäuse weisen typische Merkmale des Rett-Syndroms auf und bilden eine wichtige Grundlage für die Erforschung von Krankheiten.
Die grundlegenden Erkenntnisse von Zoghbi und Bird erlaubten uns, das ungewöhnliche Krankheitsbild des Rett-Syndroms näher zu betrachten. Betroffene Kinder entwickeln sich zunächst normal, da MeCP2 erst ab dem zweiten bis dritten Lebensjahr in höheren Konzentrationen in Nervenzellen benötigt wird. Eine Abwesenheit in dieser Zeit hat daher keine negativen Auswirkungen. Mit zunehmendem Alter verändert sich jedoch durch den Mangel an MeCP2 die Reizweiterleitung an Nervenzellen drastisch und es treten erste Veränderungen auf.
Die Krankheit tritt hauptsächlich bei Mädchen auf, weil sie zwei Kopien des X-Chromosoms haben, von denen eine zu Beginn der Entwicklung inaktiviert ist. Dies führt dazu, dass die Hälfte seiner Zellen das normale Gen ausschaltet, während die andere Hälfte das Chromosom mit dem mutierten Gen inaktiviert. Somit produzieren letztere Zellen genügend MeCP2-Protein. Somit bleiben weibliche Embryonen mit diesen Mutationen dank der Inaktivierung des X-Chromosoms am Leben, allerdings auf Kosten des Rett-Syndroms. Bei männlichen Babys hingegen sind alle Nervenzellen geschädigt, sodass sie in der Regel früher oder später absterben.
Auch Huda Zoghbi und Adrian Bird versuchen, Therapien zu entwickeln, die das Leben von Retts Patienten verbessern können. Anhand gentechnisch veränderter Mäuse entdeckte Zoghbi, dass die Stimulation von Hirnregionen, wie sie auch in der Parkinson-Therapie eingesetzt wird, Lern- und Gedächtnisdefizite beheben kann. Auch das Bewegungs- und Gehirntraining von Mäusen vor dem Auftreten von Symptomen lindert den Krankheitsverlauf.
Adrian Bird wiederum reaktivierte die MeCP2-Produktion in den Nervenzellen gentechnisch veränderter Mäuse. Mäuse, die bereits deutliche Mängel gezeigt hatten, erholten sich dadurch und wurden fast vollständig gesund. Dies zeigt, dass dieser neurologische Zustand reversibel ist und gibt Hoffnung, dass es eines Tages eine Heilung für das Rett-Syndrom geben wird.
Die Gewinner
Huda Zoghbi studierte Biologie und Medizin an der American University of Beirut, Libanon und promovierte 1979 in Medizin am Meharry Medical College, Nashville, Tennessee. Anschließend ging er zum Baylor College of Medicine und zum Texas Children’s Hospital, Houston, Texas, wo er eine Ausbildung in Pädiatrie und Neurologie absolvierte. Anschließend forschte er als Postdoktorand auf dem Gebiet der Molekulargenetik. 1994 wurde sie Professorin in Baylors Abteilung für Pädiatrie, Molekular- und Humangenetik, Neurologie und Neurowissenschaften und 1996 wissenschaftliche Mitarbeiterin am Howard Hughes Medical Institute. Seit 2010 ist sie außerdem Direktorin des Jan and Dan Duncan Neurological Research Institute am Baylor College of Medicine und am Texas Children’s Hospital.
Adrian Bird studierte Biochemie an der University of Sussex und promovierte 1971 an der University of Edinburgh. Anschließend absolvierte er Forschungsaufenthalte an der Universität Zürich, Schweiz, und der Yale University, USA. Ab 1975 baute er seine eigene Forschung in Edinburgh auf, ging dann aber von 1987 bis 1990 an das Institut für Molekulare Pathologie in Wien, Österreich. 1990 kehrte er an die Universität Edinburgh zurück und besetzt seitdem den Buchanan Chair in Genetics.