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Die Forscher wollen Schritt für Schritt klären, wie sich fehlerhafte Proteine auf die Funktion der Nervenzellen auswirkt. © Eraxion / iStock / Thinkstock

Funktion von Nervenzellen: Aus genetischen Erkrankungen lernen

Humangenetiker Ingo Kurth erhält eine Heisenberg-Professur am Universitätsklinikum Jena. Als Professor für Molekulare Neurogenetik erforscht er die Mechanismen bei Nervenerkrankungen, die von der Veränderung eines einzelnen Gens verursacht werden, als Modell für neurodegenerative Prozesse.

Das gleiche Krankheitsbild in unabhängigen Familien, für das die gängigen Ursachen ausgeschlossen wurden, das weckt das Interesse der Humangenetiker, denn dann könnte die Erkrankung von einer neuen Genveränderung verursacht sein. War die Suche nach diesem Gen vor wenigen Jahren noch ein qualifiziertes Raten, so lassen sich inzwischen die etwa 23.000 Gene, die Proteine verschlüsseln, mit Hilfe moderner Hochdurchsatzsequenzierung recht schnell komplett durchsuchen.

„Wenn es tatsächlich eine monogenetisch bedingte Erkrankung ist, stehen die Chancen gut, dass wir eine potentiell ursächliche Genveränderung finden“, so Prof. Dr. Ingo Kurth, für den die Forschungsarbeit dann erst richtig beginnt. Der Humangenetiker konzentriert sich dabei insbesondere auf Erkrankungen, bei denen die Sensibilität gegenüber Schmerz oder Temperatur gestört ist.

„Wenn wir Schritt für Schritt aufklären können, wie sich das fehlerhafte Protein auf die Funktion der Nervenzellen auswirkt, oft bis hin zu deren Absterben, dann lernen wir viel darüber, wie auch Alterungsprozesse die Funktion und das Überleben von Nervenzellen beeinträchtigen können“, ist sich Ingo Kurth sicher.

So konnte er gemeinsam mit Jenaer Biophysikern und weiteren Partnern nachweisen, wie eine Genmutation zu Veränderungen in Natriumkanälen führt, deren Überaktivität eine folgenschwere Schmerzunempfindlichkeit verursacht. Diese Erkenntnis zur Schmerzweiterleitung war über die Fachwelt hinaus auf großes Interesse gestoßen.

Aktivitätssteigerung des Ionenkanals
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Der Humangenetiker Ingo Kurth erforscht als Heisenberg-Professor am Uniklinikum Jena monogenetische Nervenerkrankungen als Modell für neurodegenerative Prozesse. © privat

Ingo Kurth schränkt aber gleich ein: „Wir haben die Funktion dieses Natriumkanals noch längst nicht vollständig verstanden.“ Aktuell untersuchen die Wissenschaftler eine Form der Mutation, die ebenfalls zu verstärkter Aktivität dieses Ionenkanals führt, die jedoch keine Schmerzunempfindlichkeit, sondern ganz im Gegenteil, kälteinduzierte brennende Schmerzen bei den Betroffenen bewirkt.

„Wir vermuten, dass diese so unterschiedlichen Folgen der Mutation von der Art der Aktivitätssteigerung des Ionenkanals abhängen.“ Ingo Kurth wird diesen und vielen weiteren Fragen jetzt als Heisenberg-Professor am Institut für Humangenetik des Uniklinikums Jena weiter nachgehen können.

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert seine Forschung auf dem Gebiet der molekularen Neurogenetik für fünf Jahre. „Die experimentellen Arbeiten und funktionellen Analysen haben einen direkten klinischen Bezug, das finde ich besonders reizvoll“, so der 41-jährige Mediziner. Ingo Kurth studierte und promovierte in Aachen und forschte anschließend als PostDoc am Zentrum für Molekulare Neurobiologie in Hamburg.

Seine Facharztausbildung absolvierte er am Institut für Humangenetik des Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, wo er eine eigene Arbeitsgruppe leitete und sich habilitierte. 2010 kam Ingo Kurth als Leiter der Molekulargenetischen Diagnostik und der Arbeitsgruppe Funktionelle Genetik an das Institut für Humangenetik des Jenaer Uniklinikums.

Ihn verband zu diesem Zeitpunkt bereits eine langjährige Zusammenarbeit mit dem Institutsdirektor Prof. Dr. Christian Hübner, mit dem viele Projekte zu neurodegenerativen Erkrankungen vor Ort gemeinsam umgesetzt werden. Neben den Biophysikern mit ihrem Wissen zu Ionenkanälen hat Ingo Kurth zum Beispiel in den Neurophysiologen und den Biochemikern wichtige Jenaer Partner für die funktionellen Analysen gefunden.

„Bei diesen zunächst seltenen genetischen Erkrankungen arbeiten wir darüber hinaus mit vielen internationalen Kollegen zusammen und tauschen Proben und Befunde aus“, so Ingo Kurth.

FAM134B-Gen

Über eine solche internationale Kooperation entwickelte sich auch die Aufklärung der Funktion eines Proteins, das die Wissenschaftler mit FAM134B bezeichnen. Am Anfang stand wieder gestörtes Schmerz- und Temperaturempfinden, das zu Verletzungen und Vernarbungen vor allem an Fingern und Zehen führte und in der Familie einer saudi-arabischen Frau gehäuft auftrat.

Verantwortlich war eine Mutation im FAM134B-Gen. Das Protein, so konnte Ingo Kurth gemeinsam mit Christian Hübner und weiteren Kollegen in mehrjähriger Arbeit zeigen, steuert den ständigen bedarfsgerechten Umbau eines wichtigen Organs in der Nervenzelle. Wenn es nicht richtig funktioniert, sterben die langen Zellfortsätze ab.

„In der Kenntnis dieser Zusammenhänge sehen wir einen Beitrag zum besseren Verständnis der molekularen Mechanismen altersabhängiger Neurodegeneration. Viele Mechanismen dieser seltenen genetischen Erkrankungen lassen sich auf die allgemeine Alterung von Nervenzellen übertragen, so dass wir uns letztlich Ansätze für neuroprotektive Therapiekonzepte erhoffen“, so Ingo Kurth.

QuelleUniversitätsklinikum Jena

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