Funktionelle Genomik - Gene Expressions Profiling in Monozyten

Leitung:		Prof. Dr. Stefan Blankenberg, Dr. Patrick Diemert
Institut:		Universitätsmedizin Mainz
Homepage:		www.klinik.uni-mainz.de

Ziel dieses Teilprojektes war die Identifikation von Genen, deren Genexpression unter den Bedingungen der subklinischen Atherosklerose oder des akuten Myokardinfarktes verändert ist und die damit an der Prädisposition für subklinische Atherosklerose oder an der Pathophysiologie der Myokardinfarktes beteiligt sind. Zusammen mit Ergebnissen zu Untersuchungen zur genetischen Variabilität sollte in erster Linie eine verbesserte Risikoeinschätzung durch Abgleich der Informationen auf Gen-Ebene (DNA) und Genexpressions-Ebene (RNA) möglich werden. Zudem wurde eine Verbesserung des Krankheitsverständnisses durch die Untersuchungen der Genexpression und die Beteiligung der miRNAs erwartet.

Am Standort Mainz/Hamburg wurden verschiedene Genexpressions-/eQTL Analysen im Rahmen dieses Projekts durchgeführt, welche die Analysen von microRNAs und zirkulierende miRNAs sowie die differentielle Genexpression bei jungen Myokardinfarktpatienten beeinhaltete.
Um das Potential von miRNAs als zirkulierende Marker zur Diagnose des Myokardinfarkts zu evaluieren, wurden miRNA Konzentration im Serum von Patienten mit Myokardinfarkt mittels TaqMan Technologie bestimmt und im Vergleich zu Kontrollproben (ohne Myokardinfarkt) analysiert. Es konnten miRNAs identifiziert werden, welche spezifisch bei Vorliegen eines Herzinfarkts in ihrer Konzentration erhöht bzw. erniedrigt sind. Eine Validerung dieser Ergebnisse erfolgte in weiteren unabhängigen Studien.
Weiterhin wurde eine Genexpressionsanalyse durchgeführt, um Gene zu identifizierten, deren Expression bei Patienten mit Herzinfarkt verändert sind. Hierfür wurde eine Gruppe von Patienten, die in jungen Jahren (unter 50 Jahre) einen Herzinfarkt erlitten haben, mit einer Kontrollgruppe verglichen, welche nach dem Alter und dem Geschlecht der Herzinfarktgruppe angepasst war. Bei diesen Analysen konnte Gene als unterschiedlich reguliert identifiziert werden, welche eine bedeutende Rolle im Lipidmetabolismus sowie der Signalweiterleitung spielen. Derzeit werden diese Gene im Labor genauer untersucht. Unter Nutzung der Daten, welche in diesem Teilprojekt entstanden, wurde zudem das MetaXpress Konsortium gebildet, welches sich mit den methodisch-technischen Aspekten einer Standardisierung und gemeinsamen Analysen von Genexpressionsdaten befasst. Partner in diesem Konsortium sind die drei großen Populations-Studien Gutenberg Health Study (Mainz/Hamburg), die SHIP Studie (Greifswald) sowie die KORA Studie (Augsburg/München).

Am Standort Lübeck wurde eine Studie zur Genexpression in Monozyten bei 28 Patienten mit akutem Myokardinfarkt durchgeführt. Hierzu wurden zu 3 Zeitpunkten (Aufnahme in das Krankenhaus innerhalb von 6 Stunden nach Schmerzbeginn, 3 Tage nach Infarkt und 90 Tage nach Infarkt) Monozyten aus dem Blut der Patienten isoliert und ein Expressions-Array (20.000 Transkripte, Illumina Sentrix 6) durchgeführt. Hierbei zeigte sich eine deutliche Aktivierung von Genen in bestimmten pathways, für die bereits eine Rolle in der Pathophysiologie des MI angenommen wurde: Zytokin-vermittelte Signaltransduktion, Zell-Adhäsionsmoleküle, GProtein vermittelte Signaltransduktion. Es erfolgte die unabhängige Bestätigung einzelner differenziell exprimierter Gene mittels quantitativer PCR (Taqman). Ferner erfolgten eingehende bioinformatische Analysen (Korrelation mit weiteren Genen von bisher unbekannter Funktion außerhalb der pathways = sogenannte Module). Ferner erfolgte der Vergleich der Genexpression im akuten Myokardinfarkt mit alters- und geschlechts-gematchten Kontrollen mit stabiler Angina pectoris. Das Manuskript wurde 2010 eingereicht und muss aber aufgrund von Reviewer-Kommentaren umgearbeitet werden. Hierzu waren weitreichende bioinformatische Analysen notwendig, die neue Fragestellungen aufgeworfen haben.