Was ist Pharmakogenetik?

Die Umgebung, die Ernährung und der allgemeine Gesundheitszustand eines Menschen können die Reaktion auf Medikamente beeinflussen. Ein weiterer Schlüsselfaktor sind die Gene. Die Untersuchung, wie Menschen aufgrund ihrer genetischen Vererbung unterschiedlich auf Arzneimittel reagieren, wird als Pharmakogenetik bezeichnet. Der Begriff setzt sich aus den Begriffen Pharmakologie (Untersuchung der Wirkungsweise von Arzneimitteln im Körper) und Genetik (Untersuchung der Vererbung von Merkmalen) zusammen.

Ein letztendliches Ziel der Pharmakogenetik besteht darin, zu verstehen, wie das Erbgut eines Menschen bestimmt, wie gut ein Arzneimittel in seinem Körper wirkt und welche Nebenwirkungen wahrscheinlich auftreten. Zukünftig werden Fortschritte aus der Pharmakogenetik-Forschung Informationen liefern, die den Ärzten dabei helfen, einer Person genau genug von der richtigen Medizin zu vermitteln - die Praxis der "personalisierten Medizin".

Pharmakogenetikforschung: Der Weg zur personalisierten Medizin
Bevor Ärzte damit beginnen können, Medikamente auf solch personalisierte Weise abzugeben, muss noch viel Arbeit geleistet werden. Eine Schlüsselaufgabe für Pharmakogenetiker ist es, alle Proteine, auf die Medikamente im Körper treffen, zu lokalisieren und festzustellen, wie diese Proteine ​​von Person zu Person unterschiedlich sind. Dabei müssen die Forscher die Gene, die für diese Proteine ​​codieren, genau untersuchen, um die Grundlage für die Proteinunterschiede zu ermitteln. Die Wissenschaftler müssen auch bestimmen, welche Gene zu Krankheiten wie Krebs, Herzerkrankungen oder Asthma beitragen. Die Identifizierung solcher Gene wird Wissenschaftlern ein Arsenal guter Ziele für zukünftige Medikamente bieten.

Gene studieren
Einige pharmakogenetische Forscher untersuchen viele verschiedene Gene, ohne vorgefasste Vorstellungen über ihre Rolle bei der Arzneimittelreaktion. In diesem Szenario suchen Wissenschaftler nur nach noch so geringen genetischen Unterschieden. Die überwiegende Mehrheit (99, 9 Prozent) der menschlichen DNA ist von Person zu Person identisch. Nur ein Zehntel Prozent ist einzigartig. Diese kleinen DNA-Unterschiede sind jedoch eine wichtige Determinante dafür, wer wir sind - warum wir so unterschiedlich aussehen und handeln können, wie unser Körper Medikamente metabolisiert und für welche Krankheiten wir anfällig sind. Ein Typ eines geringfügigen genetischen Unterschieds zwischen Menschen wird als Einzelnukleotid-Polymorphismus oder "SNP" bezeichnet. Aus Gründen, die Wissenschaftler nicht vollständig verstehen, enthalten bestimmte Gene viel mehr "natürliche" Variationen - und damit viel mehr SNPs - als andere.

Warum spielt es eine Rolle? Es kann sein, dass bestimmte SNPs die Signatur für "Empfindlichkeit" gegenüber einem bestimmten Arzneimittel oder sogar den Vorboten einer Krankheit sind. Beispielsweise wurde ein bestimmtes Protein im Körper - ein Enzym, das Nahrungsfette zerkaut - mit Herzerkrankungen in Verbindung gebracht. Das Gen, das für dieses bestimmte Protein kodiert, ist zufällig auch mit SNPs beladen. Wissenschaftler können nicht sicher sein, ob ein oder alle SNPs in diesem Gen oder in einem anderen Gen die Krankheitsanfälligkeit anzeigen. Sorgfältig durchgeführte Nachforschungen sind die einzig gute Möglichkeit, diese vermuteten Links herzustellen oder zu unterbrechen.

Zellen studieren
Eine andere Möglichkeit für Wissenschaftler, Fragen zur Pharmakogenetik zu stellen und zu beantworten, ist die Verwendung von Tier- und Zellmodellen. Gentechnisch veränderte Mäuse oder in Petrischalen gezüchtete Zellen sind beliebte Werkzeuge für Forscher. Bei diesem Ansatz führen die Wissenschaftler das Äquivalent von Rechtschreibänderungen in die DNA der Gene ein, die sie untersuchen möchten, und bauen die veränderten Gene dann in experimentelle Zellen oder Tiere ein. Diese Forscher untersuchen dann, ob sich die Physiologie der Mäuse oder die Wachstumseigenschaften der Zellkulturen möglicherweise geändert haben. Solche Ansätze liefern häufig Hinweise auf die Identifizierung von Zielen für Arzneimittel bei Menschen.

Menschen studieren
Schließlich können Pharmakogenetiker Ziele für Arzneimittel identifizieren, indem sie die Gene einer Ansammlung von Personen untersuchen - einer Familie, einer Gruppe von Patienten oder nicht verwandten Personen -, die auf ungewöhnliche oder unterschiedliche Weise auf ein Arzneimittel ansprechen. Vielleicht bauen die Körper dieser Menschen ein Medikament im Vergleich zu anderen sehr schnell oder sehr langsam ab. Anhaltspunkte dafür, warum diese Personen auf bestimmte Medikamente reagieren, lassen sich möglicherweise durch die Suche nach Variationen in der DNA der einzelnen Mitglieder dieser Gruppe ermitteln. Letztendlich kann es sein, dass diese Personen eine bestimmte Form eines Proteins besitzen, das in irgendeiner Weise am "Umgang" mit Arzneimitteln beteiligt ist.

Ein anschauliches Beispiel aus der Praxis ist die Reaktion von Krebspatienten auf ein bestimmtes Medikament gegen Leukämie. Einige dieser Patienten, von denen viele kleine Kinder sind, bauen dieses Medikament sehr schnell ab oder "metabolisieren" es und benötigen daher zusätzliche Medikamente, um das Wachstum ihres Krebses einzudämmen. Andere metabolisieren das Medikament sehr langsam - diesen Patienten sollte viel weniger Medikament verschrieben werden, da Medikamente gegen Leukämie gefährliche Nebenwirkungen haben und sie sogar töten können. Untersuchungen zur Pharmakogenetik haben gezeigt, dass ein einfacher Bluttest, den diese Patienten im Voraus erhalten, bei dem ein Labor die Sequenz eines bestimmten defekten Gens "ablesen" kann, das am Arzneimittelstoffwechsel beteiligt ist, genau vorhersagen kann, wie viel Arzneimittel sie erhalten sollen.

Die Rolle des NIGMS bei der Unterstützung der Pharmakogenetikforschung
Das National Institute of General Medical Sciences (NIGMS) führt eine NIH-Initiative zur Förderung der pharmakogenetischen Forschung durch. Ein Teil dieser Bemühungen besteht darin, Mittel für die Finanzierung großer, kooperativer Forschungsgruppen bereitzustellen, die pharmakogenetische Studien durchführen werden. NIGMS fördert auch die Entwicklung einer öffentlichen Datenbank, die die grundlegenden pharmakogenetischen Ergebnisse solcher Forschungsstudien enthält.

Der Hauptzweck dieser öffentlichen Datenbank zur Pharmakogenetik besteht darin, Wissenschaftlern dabei zu helfen, genetische Variationen ("Genotypen") mit funktionellen Ergebnissen ("Phänotypen") in Einklang zu bringen, z. B. welche Medikamente bei bestimmten Personen wirken oder nicht. Als eine Art "Datenbibliothek" wird die Datenbank ein sehr wichtiges Werkzeug für die zukünftige Forschung und medizinische Behandlung sein.

Das National Institute of General Medical Sciences ist eines der National Institutes of Health im US-amerikanischen Gesundheitsministerium. Durch die Unterstützung der biomedizinischen Grundlagenforschung und Ausbildung im ganzen Land legt NIGMS den Grundstein für Fortschritte bei der Diagnose, Behandlung und Prävention von Krankheiten.