Freitag, 18. November 2016

Internationales Konsortium setzt mit 41 Veröffentlichungen ein Zeichen für die Epigenetik – Deutsche Beiträge von Saarbrücken aus geleitet

Gemeinsame Presse-Info der Universität des Saarlandes und des Max-Planck-Instituts für Informatik

Gemeinsam mit Kollegen des „International Human Epigenome Consortium“ (IHEC) präsentieren deutsche Epigenomforscher die ersten Epigenom-Kataloge primärer menschlicher Zellen und diskutieren die daraus gewonnenen Erkenntnisse in insgesamt 41 hochrangigen Aufsätzen. Saarbrücker Wissenschaftler sind an sechs Publikationen maßgeblich beteiligt. Sie erhoffen sich langfristig Verständnis von und Therapiemöglichkeiten für Krebs-, Stoffwechsel- und Autoimmunerkrankungen. Das von deutscher Seite federführende Deutsche Epigenom-Programm (DEEP) leitet der Saarbrücker Genetik-Professor Jörn Walter.

Die vollständige Entschlüsselung des menschlichen Erbguts (Genom) im Jahr 2003 war eine über zehnjährige Mammutaufgabe. Eines der großen Geheimnisse in der Biologie ist aber nach wie vor, wie sich die über 250 verschiedenen Zelltypen in unserem Körper entwickeln, obwohl jede Zelle eine identische DNA-Sequenz und damit den gleichen genetischen Bauplan besitzt. Seit 2012 widmen sich Forscherteams aus der ganzen Welt im IHEC daher dieser nächsten großen Frage. Die Natur nutzt für diese Programmierung einen Zusatzcode,  das Epigenom. Die Wissenschaftler aus Europa, Asien und Nordamerika erstellen sogenannte Epigenom-Karten, die für ein besseres Verständnis der genetischen Programmierung sorgen sollen. Die jetzige Publikationssammlung spiegelt die Erfolge und den Fortschritt des internationalen Konsortiums in zentralen Bereichen aktueller epigenetischer Forschung wider. „Eine mehr als beeindruckende Zwischenbilanz und ein Meilenstein für die Epigenetik“, bilanziert Jörn Walter, der auch stellvertretender Vorsitzender von IHEC und Koordinator des Deutschen Epigenom-Programms (DEEP). An insgesamt sechs der 41 IHEC-Publikationen waren Wissenschaftler der Saar-Uni und des Max-Planck-Instituts für Informatik in Saarbrücken maßgeblich beteiligt.

Im IHEC verfolgen Forscher das ambitionierte Ziel, 1000 Epigenome zu entschlüsseln. Diese Daten helfen zu verstehen, wie die Gene in jeder Zelle unseres Körpers mit dem Epigenom  versehen werden.  Man kann mit diesen Daten bewerten, warum Zellen unterschiedliche Funktionen ausführen, wann sie gesund und wann sie krank sind – und welches biologische Alter sie haben.  Die deutschen Wissenschaftler untersuchen in den 17 DEEP-Arbeitsgruppen speziell Störungen im Programm der Zellen, die bei Fettleibigkeit, entzündlichen Darmerkrankungen und chronischen Gelenksentzündungen (Arthritis) eine Rolle spielen.

Wissenschaftler an der Universität des Saarlandes und dem Max-Planck-Institut für Informatik (MPI), die im Zentrum für Bioinformatik Saar (ZBI) zusammen mit anderen Partnern interdisziplinär im Bereich zwischen Lebenswissenschaften und Informatik forschen, sind zentral an DEEP beteiligt. Professor Thomas Lengauer ist Sprecher des Zentrums für Bioinformatik und Direktor am Max-Planck-Institut (MPI) für Informatik. Er koordiniert die bioinformatischen Arbeiten in DEEP und erläutert den Beitrag des MPI: „Unsere bioinformatischen Methoden identifizieren epigenetische Merkmale von Zellen; manche dieser Merkmale bestimmen z.B. deren Identität. Außerdem entwickeln wir Software, die schnell auf große Mengen epigenetischer Datensätze zuzugreifen und diese interpretieren kann.“

Ein solches neues Software-Werkzeug beschreibt die Publikation von Schmidt et al., aus der Gruppe um Marcel Schulz (Universität des Saarlandes und MPI für Informatik, Saarbrücken) erschienen in der Zeitschrift Nucleic Acids Research. Die Autoren präsentieren eine neue bioinformatische Methode,  die es erlaubt, aus epigenomischen Daten die zellspezifische Regulation von Geninformation sehr genau vorherzusagen. Im Umkehrschluss ermöglicht die Methode festzustellen, welche genregulierenden Faktoren für die Nutzung/Expression der Gene verantwortlich sind. Die Autoren verdeutlichen die Stärken ihrer Methode an Hand von DEEP-Datensätzen verschiedener Zelltypen aus der Leber und dem Blut. Mit ihrer Methode können kostspielige weitere Experimente vermieden werden. Die TEPIC genannte Methode wird dazu beitragen, den molekularen Ursachen von Krankheiten schneller auf die Spur zu kommen.

In der zweiten Veröffentlichung, die gemeinsam mit der Arbeitsgruppe von Dr. Julia Polansky am Deutschen Rheumaforschungszentrum in Berlin erstellt wurde, hat die Gruppe von Jörn Walter eine tiefe Analyse von Zellen unseres Immunsystems vorgenommen. Sie erstellten und interpretierten zusammen mit ihren Kollegen erstmals genaue epigenomische Karten von sogenannten T-Gedächtniszellen. Diese Daten wurden in „Immunity“, der führenden Fachzeitschrift für Immunologie, veröffentlicht.  T-Immunzellen sind wichtig,  um fremde und eigene Zellen in unserem Körper zu unterscheiden. Sie sind darauf  programmiert, bestimmte Strukturen  eigener und fremder Zellen zu erkennen, und sie behalten dieses Gedächtnis ihr Leben lang. Die wichtigste Frage ist daher, wie es zu diesem Langzeitgedächtnis kommt und wie stabil dies in Zellen aufgebaut ist. Die neuen Daten der DEEP-Forscher zeigen nun, wie wichtig die kontrollierte epigenetische Steuerung für eine langfristige Gedächtnisbildung ist. Mit ihren Daten legen sie einen ersten Grundstein, die Mechanismen der Gedächtnisbildung und des „Gedächtnisverlustes“ von T-Zellen, die bei Auto-Immunerkrankungen wie zum Beispiel entzündlichen Darmerkrankungen oder Rheuma eine wichtige Rolle spielen, zu verstehen.

24 Manuskripte der nun veröffentlichten Beiträge sind als Paket in der Zeitschrift „Cell“ und anderen Magazinen des Cell Press Verlags erschienen, zusätzliche 17 Artikel wurden in weiteren renommierten Journalen veröffentlicht.

 

Die vollständige Sammlung der IHEC-Publikationen ist abrufbar über: http://www.cell.com/consortium/IHEC

 

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert bis 2017 mit insgesamt 20 Millionen Euro die funktionelle Epigenomforschung in  DEEP. 5,5 Millionen Euro fließen an Projektpartner nach Saarbrücken.

 

Die Bedeutung von DEEP für die deutsche und internationale Forschung:

Die grundlegende Bedeutung der Epigenomforschung wurde 2010 vom BMBF erkannt und mit dem Deutschen Epigenom-Programm DEEP (2012-2017, 17 Teams, 20 Millionen Euro Volumen)  ein innovatives Epigenomforschungs-Netzwerk gefördert. DEEP wurde als ein Musterbeispiel für ein über Institutionen hinweg arbeitendes Genomforschungsnetz aufgebaut. DEEP ist in das Internationale Humanen Epigenom Consortium (IHEC) eingebunden, einer Dachorganisation, der zehn Partnerländer angehören.

Die Partner in DEEP sind: Deutsches Krebsforschungszentrum Heidelberg, Deutsches Rheumaforschungs-Zentrum Berlin, EURICE – European Research and Project Office GmbH, IFADO Dortmund, Institut für Arbeitsmedizin Dortmund, Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC) Berlin, Max-Planck-Institut für Immunologie und Epigenetik Freiburg, Max-Planck-Institut für Informatik Saarbrücken, Max-Planck-Institut für molekulare Genetik Berlin, Qiagen AG Hilden, Sanofi-Aventis Höchst, Universität Duisburg-Essen, Universität Kiel, Universität Münster, Universität Regensburg, Universität des Saarlandes (Koordinator).

Weitere Informationen: www.deutsches-epigenom-programm.de

 

Über IHEC:

Das International Human Epigenome Consortium (IHEC) ist ein globales Konsortium mit dem Ziel, hochaufgelöste menschliche Referenz-Epigenomkarten für gesunde und krankhafte Zelltypen zu erstellen. IHEC-Mitglieder sind derzeit: AMED-CREST/IHEC Team Japan; DLR-PT für das BMBF Deutsches Epigenom Programm DEEP; CIHR Canadian Epigenetics Environment, and Health Research Consortium (CEEHRC); European Union FP7 BLUEPRINT Project; Hong Kong Epigenomics Project; KNIH Korea Epigenome Project; the NIH/NHGRI ENCODE Project; the NIH Roadmap Epigenomics Program; and the Singapore Epigenome Project.

Weitere Informationen: http://ihec-epigenomes.org

 

Informationen erteilen:

Prof. Dr. Jörn Walter
Tel.: (0681) 3024367
E-Mail: j.walter(at)mx.uni-saarland.de

Prof. Dr. Dr. Thomas Lengauer
Tel.: (0681) 9325 3000
E-Mail: lengauer(at)mpi-inf.mpg.de