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Die Gendetektive

Ein Kinderneurologen-Duo von der Charité Universitätsmedizin Berlin und der Hebrew University in Jerusalem ist Gendefekten auf der Spur.

Markus Schülke von der Charité – Universitätsmedizin Berlin ist Kinderarzt. An seinem bisherigen Arbeitsplatz im Robert-Koch-Forum, aus dem er gerade in ein neues Gebäude umgezogen ist, merkte man davon aber nichts: Statt Schreibtisch und Liege standen dort Reagenzgläser, Mikroskope und eine Zentrifuge. In seinem Labor forscht der Professor für Kinderneurologie an den genetischen Ursachen neurologischer Krankheiten wie Muskelschwund, Epilepsie und Stoffwechselstörungen.

Seit Oktober 2011 arbeitet Markus Schülke dafür mit seinem israelischen Fachkollegen Simon Edvardson von der Hebrew University in Jerusalem zusammen. Die Einstein Stiftung Berlin fördert das Projekt zwei Jahre lang als Einstein-Forschungsvorhaben.

Mehr als die meisten Forschungsvorhaben ist das deutsch-israelische Projekt auf die Kooperation mit anderen wissenschaftlichen Einrichtungen angewiesen. Denn in die Behandlungszimmer von Markus Schülke und Simon Edvardson kommen Kinder, die unter seltenen und oft komplexen Fehlfunktionen des Nervensystems leiden. „Ohne den Austausch mit anderen Experten ist es fast aussichtslos, den Zusammenhang zwischen einem Gendefekt und einer Krankheit aufzuklären“, betont Markus Schülke. „Ich schätze es deshalb sehr, dass ich in Berlin mit renommierten Kollegen aus allen Richtungen der Neurowissenschaften vernetzt bin.“

Kinder mit blutsverwandten Eltern im Fokus

Für ihr Einstein-Forschungsvorhaben haben Markus Schülke und Simon Edvardson nur erkrankte Kinder ausgewählt, deren Eltern blutsverwandt sind. Denn die Krankheiten, die die Mediziner untersuchen, treten nur auf, wenn die gleiche Mutation auf beiden von den Eltern vererbten Genkopien vorliegt. Genveränderungen mit dieser Eigenschaft – Mediziner nennen sie „homozygot“ – finden sich bei Kindern blutsverwandter Eltern wesentlich häufiger. Indem sie nur die homozygoten Veränderungen im Genmaterial ausfindig machen, können die Experten den Kreis der verdächtigen Gene einschränken. Auf diese Methode, die sogenannte Homozygoten-Kartierung, hat sich vor allem die Jerusalemer Gruppe spezialisiert.

Nach der Homozygoten-Kartierung bleiben meist noch hunderte Gene übrig, die Ursache der Krankheit sein könnten. Mit neuen Technologien zur Gensequenzierung können Markus Schülke und sein Team den Aufbau all dieser Gene gleichzeitig bestimmen. Für die Kinder ist die damit verbundene Untersuchung – ebenso wie die Homozygoten-Kartierung – ein Klacks. Für beide Verfahren reicht eine kleine Blutprobe aus, manchmal sogar eine Speichelprobe.

Berliner Computerprogramm „schmeckt“ Mutationen

Für Markus Schülke und seine Mitarbeiter beginnt das härteste Stück Arbeit erst dann, wenn die Ergebnisse der Gensequenzierung vorliegen. Irgendwo in einem der Millionen Basenpaare, aus denen sich die analysierten Gene zusammensetzen, könnte die Krankheitsursache liegen – nur wo, ist schwer herauszufinden. Schließlich kommen von Natur aus immer verschiedene Varianten eines Gens in einer Population vor, sonst hätten wir zum Beispiel keine verschiedenen Haar- oder Augenfarben. Die Gendetektive stehen deshalb bei jedem Patienten vor demselben Problem: Wo versteckt sich unter den vielen harmlosen Varianten die bösartige Mutation?

Dank des Computerprogramms „MutationTaster“, das an der Charité entwickelt wurde, gleicht die Fahndung nach dem krankhaft mutierten Gen heute nicht mehr der Suche nach einer Nadel im Heuhaufen. Die Software prüft jede Variante eines Gens anhand von bis zu 30 verschiedenen Kriterien. „Das Programm weiß zum Beispiel, wie oft eine Variante in der gesunden Bevölkerung vorkommt oder wie weit sie in der Evolutionsgeschichte zurückverfolgt werden kann“, erklärt Markus Schülke.

Kindern helfen, Eltern aufklären

15 Familien mit einem oder mehreren Betroffenen haben Markus Schülke und Simon Edvardson bisher in ihr Forschungsprojekt aufgenommen, weitere können noch folgen. „Ich bin zuversichtlich, dass es unserem Team mit seinen vielfältigen Methoden gelingen wird, in den nächsten drei Jahren die genetischen Ursachen mehrerer neurologischer Störungen zu finden“, so Markus Schülke.

Dass der Optimismus des Mediziners nicht unbegründet ist, beweisen seine Erfolge in der Vergangenheit. So wandte sich 2009 eine Familie mit ihrer damals vierjährigen Tochter an ihn. Das Mädchen hatte mehrere Male einen Schlaganfall erlitten, nachdem es sich leicht den Kopf gestoßen hatte. Eine Genanalyse förderte die Ursache des rätselhaften Phänomens zutage: Ein Gen, das für die Öffnung eines Calciumkanals zuständig ist, war mutiert. Das brachte Markus Schülke auf die Spur zu einer wirksamen Therapie. Bis heute hat das Kind keine Anfälle mehr – dank eines Medikaments, das auch Herzkranken verschrieben wird.

Markus Schülke kann viele dieser individuellen Erfolgsgeschichte erzählen. Doch nicht immer gibt es für einen neu entdeckten Gendefekt schon eine Therapie. Oft kann der Berliner Mediziner den Familien, die zu ihm kommen, nur eine Diagnose mit auf den Weg geben. Doch für viele betroffene Familien ist das schon eine Erleichterung – nicht zuletzt weil den Kindern schmerzhafte Untersuchungen erspart bleiben.

Text: Julia Walter // Foto: Emmanuele Contini/ESB