Die Genjagd ist freigegeben

Untersuchung der Rolle von neuen Krankheitsgenen bei der Kognition

Wissenschaftler in ganz Europa sind auf der Jagd nach Genen, die kognitive Probleme verursachen.  Wir wissen heute, dass Gene an kognitiven Störungen wie Autismus, Alzheimer-Krankheit, Schizophrenie und Demenz beteiligt sind.  Aber leider ist es nicht so, dass ein bestimmtes Gen einen Zustand verursacht. 

 „Die Kognition lässt sich nicht anhand eines einzigen Gens bestimmen“, erklärt Prof. Seth Grant, ein Neurowissenschaftler an der Universität Edinburgh, Großbritannien, der an dieser Genjagd teilnimmt. „Die kognitiven Fähigkeiten jedes Menschen ergeben sich aus dem Zusammenwirken zahlreicher Gene. Wir versuchen, diese Gene zu identifizieren und zu ermitteln, wie sie uns unsere Fähigkeit für logisches und abstraktes Denken, unsere Lernfähigkeit und unser Erinnerungsvermögen vermitteln.

Mutationen in mehr als 400 Genen sind bereits mit kognitiven Störungen, d. h. Störungen der Lernfähigkeit, Gedächtnisbildung und Problemlösung, in Verbindung gebracht worden. 

Die enorme Komplexität des Gehirns selbst auf dem Niveau einzelner Moleküle hat sich erst in den letzten zehn Jahren herausgestellt. Früher wurde angenommen, dass Synapsen, d. h. die Verbindungsstellen von Nerven, einem relativ einfachen Mechanismus folgen. Heute weiß die Wissenschaft, dass Tausende von Proteinen an der Signalübertragung beteiligt sind.  Diese Synapsen sind von großer Bedeutung für unsere Lern- und Erinnerungsfähigkeit, eine Schädigung kann erhebliche Probleme verursachen.  

Mäuse und Menschen

Die Frage, die Prof. Grant und seine Kollegen im Rahmen des Forschungsprojekts GENCODYS beantworten wollen, ist die Frage nach den Genen, die als Hauptregulatoren beim Aufbau von Synapsen und der übrigen Vernetzung dienen, die die Kognition ermöglichen. Denn wenn diese nicht mehr richtig funktionieren, beginnen die Probleme.

Zur Untersuchung der Gene und neurologischen Störungen verwenden die Wissenschaftler des GENCODYS-Projekts Modelle mit Mäusen und Drosophila-Fliegen, zwei häufig für derartige Versuche verwendete Tierarten. „Wir können heute Mäuse züchten, die dieselbe Mutation aufweisen wie der Mensch. Mit diesen Mäusen werden dann psychologische Tests durchgeführt, wobei als Belohnung Futter verwendet wird. So können wir feststellen, ob das Tier eine ähnliche kognitive Störung zeigt wie ein Mensch“, erklärt Prof. Grant. Hauptregulatoren sind deswegen so wichtig, weil sie sich im Laufe der Millionen Jahre währenden Evolution nicht verändert haben.

„Unser Ziel ist es, im nächsten Schritt einige von uns entwickelte Wirkstoffe in Maus-und Fliegenmodellen zu testen, um festzustellen, ob dadurch die kognitiven Störungen dieser Tiere gemildert oder ganz geheilt werden können. Wäre einer oder mehrere dieser Stoffe wirksam, wären wir in der Lage, klinische Studien mit Menschen durchzuführen, um zu untersuchen, ob ein neues Arzneimittel entdeckt wurde.“

Fehlerbehebung

Die Anatomie des Gehirns ist seit gut 100 Jahren bekannt. Wissenschaftler wie Prof. Grant untersuchen heute den Mikrobereich, d. h. die Moleküle, die die Mechanismen an so zentralen Stellen wie den Synapsen und sogar in den winzigen biologischen Maschinen, den Organellen, der Zellen bestimmen. „Wir haben noch einen weiten Weg vor uns, ehe wir verstehen, was die Kognition bewirkt. Das verlangt mehr Wissen über das Zusammenwirken zahlreicher Proteine“, fährt Prof. Grant fort. 

Diese Proteine sind sozusagen die ineinandergreifenden Zahnräder der biologischen Maschinen im Zellinneren. Jede Veränderung eines Gens wirkt sich ja auf das Protein aus, für das es codiert. Ein fehlerhaftes Protein wiederum kann zu Funktionsstörungen oder Schäden an den Organellen führen, was die natürliche Funktion der Zelle unterbricht. Letztendlich kann dies zu einer unzureichenden Hirnfunktion führen.  Mit einem besseren Verständnis für die Fehler in Genen, d. h. der Ursache für Funktionsstörungen, können Wissenschaftler wie Prof. Grant eher Wirkstoffe entwickeln, die diese Fehler beheben.