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Round-Table im April 2017: Prof. Dr. Frank Lyko, Tumorbiologe und Epigenetiker am Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg lotet aus, inwieweit sich neueste Erkenntnisse aus der Epigenetik für die Kosmetik nutzen lassen

Klingt verlockend: Gene, die den Teint faltig und fleckig aussehen lassen, einfach abschalten! Gelingen soll das mit Hilfe eines angesagten neuen Forschungszweiges namens Epigenetik. Wie weit hier Wunsch und Wirklichkeit noch auseinander liegen, vermittelt Prof. Dr. Frank Lyko im Laufe seines 90-minütigen Vortrags »Epigenetik – eine Brücke zwischen der Umwelt und dem Erbgut der Haut«. Doch was bedeutet Epigenetik eigentlich?

Jedem Zelltyp sein epigentisches Muster

Das menschliche Genom (=Gesamtheit aller Gene) besteht aus 20.000 Genen. Jedes dieser Gene kann aktiv, stillgelegt oder aufgrund bestimmter Bedingungen (konditional) stillgelegt sein, je nachdem, welche Aufgabe die entsprechende Zelle gerade erfüllen muss. Der genetische Code, die DNA, ist in jeder Zelle der gleiche, nicht aber die Ausprägung der Gene. Eine Leberzelle soll schließlich nicht zur Hautzelle werden und umgekehrt. Welche Gene an- und abgeschaltet werden, wird epigentisch (epi = oberhalb) gesteuert. Die Epigenetik als Spezialgebiet der Biologie erforscht also diejenigen Eigenschaften einer Zelle (Phänotyp), die auf Tochterzellen vererbt werden, obwohl sie nicht in der Erbinformation (Genotyp) festgeschrieben sind. Bildlich gesprochen: Wenn das Genom die Festplatte eines Computers darstellt, dann ist die Epigenetik das Betriebssystem, das die gerade benötigten Informationen auf dem Rechner verfügbar macht. Um ein Gen zu inaktivieren, wird es mit einer Methylgrupppe markiert. Insgesamt 40 Millionen Methylierungsmarkierungen vermitteln die epigenetische Programmierung des menschlichen Genoms.

Noch kein Sieg über die Gene

Dass äußere Faktoren wie Ernährung, Bewegung und erlittene Traumata eine (reversible) Spur im Erbgut hinterlassen, ist heute unstrittig. Dennoch sind wir weit davon entfernt, Gene nach Belieben an- und abschalten zu können. Bestseller wie Gene sind kein Schicksal1 oder der Spiegel-Titel Der Sieg über die Gene2 behaupten das Gegenteil. Sie suggerieren, dass wir es selbst in der Hand haben, ob wir eine Erbkrankheit tatsächlich bekommen, früher oder später sterben oder depressiv werden. Solchen Behauptungen liegen oft problematische Analysemethoden und Fehlinterpretation der Resultate zugrunde. Beispiel: der Hungerwinter 1944. Die werdenden Mütter, die seinerzeit mit wenig Nahrung auskommen mussten, gebaren auffällig kleine Babys. Auch die Kinder bekamen wenig zu essen. Deren Nachkommen wiederum mussten zwar nicht mehr hungern, waren aber noch auf wenig Nahrung konditioniert. Die Folge: sie entwickelten schon bei normaler Essenszufuhr Übergewicht, viele wurden zuckerkrank. Ob die Erkrankungen wirklich auf epigenetische Veränderungen oder auf falsches Essverhalten zurückzuführen sind, konnte wissenschaftlich nicht eindeutig belegt werden.

1(von Jörg Blech, erschienen 2010 im S.Fischer Verlag)

2(Ausgabe Nr. 32/2010)

»Lab on a chip«: Hautzellen-DNA im Fokus

Um valide Aussagen über den Einfluss von Epigenetik treffen zu können, braucht es Versuchsmodelle wie die Haut. Mit ihrem klar strukturierten Aufbau lassen sich bestimmte Zelltypen isoliert von einander betrachten und so epigenetische Einflüsse eindeutig nachweisen. Prof. Lyko und seinem Team gelang das mit Hilfe von Stanzproben von sonnenexponierter Außen- und lichtgeschützter Innenseite der Unterarme von jungen und alten Probanden3. Die Wissenschaftler »impften« Gen-Chips mit Teilen der Keratinozyten-DNA und ließen deren Methylierungsmuster per Computer analysieren. Ergebnisse: Die Abschaltung der Gene steigt mit dem Alter proportional an; unterschiedliche Gewebeschichten wie Epidermis und Dermis weisen unterschiedliche Methylierungsmuster auf.

3(Grönniger et. al., PLoS Genet. 2010 für Fa. Beiersdorf; 50 Probanden, 19 bis 35 bzw. 65 bis 72 Jahre)

Forever young mit reaktivierten Genen?

Bei jeder Zellteilung muss das Methylierungsmuster der Erbinformation mit kopiert werden. Dabei passieren mit zunehmendem Alter immer mehr Fehler. Fallen die Wächtergene, die über die Zellteilung wachen, ganz aus, entwickelt sich aus einer gesunden Zelle schnell eine Krebszelle. Wie wäre es also, dem erlahmenden Kontrollmechanismus wieder neue Energie zu verleihen – zum Beispiel, indem man die für die Methylierung verantwortlichen Enzyme einfach ausbremst? Hier tut sich für die Kosmetikindustrie ein spannendes neues Feld auf. Firmen sehen darin ihre Chance und unterstützen Forschungen auf dem Gebiet bei der Suche nach Wirkstoffen, die die Erbinformation der Hautzelle wieder nutzbar machen. Erste Versuche mit Pflanzenstoffen aus Grünem Tee, Curry und Sojabohnen verliefen bereits erfolgreich – zumindest unter Laborbedingungen. Diese Stoffe wirken zwar nicht selektiv, können aber die DNA der Zelle insgesamt wieder »auffrischen«: sie entfernen epigentische Abweichungen, so genannte Epimutationen, die wie ein Schmutzfilm über den Genen liegen und verhelfen der Zelle zu neuem Potential. Auch wenn Studien am Menschen noch ausstehen: Prof. Lyko ist sicher, dass in den nächsten fünf Jahren die Kosmetikhersteller eine neue Generation von Anti-Aging-Cremes auf den Markt bringen, die Schönmacher-Gene vorübergehend wieder »scharf stellen« und so Altersprozesse verlangsamen können.

Foto:

TeilnehmerInnen des Round Tables in Hamburg, Prof. Dr. Frank Lyko (Referent, Deutschen Krebsforschungszentrum Heidelberg) und Birgit Huber (IKW)

Quelle: IKW/ Katharina Lux