Durch die Untersuchung von Herzproben von Patienten mit Kardiomyopathien sowie von Kontrollpersonen ohne Herzerkrankung haben Forscher neue Einblicke in die Zell- und Molekularbiologie der menschlichen Herzinsuffizienz gewonnen – einer hochgradig tödlichen Erkrankung, von der weltweit 23 Millionen Menschen betroffen sind. Diese Ergebnisse – die eine Technik namens Single-Nucleus-RNA-Sequenzierung (snRNAseq)-Analyse nutzten – „stellen ein vorherrschendes Dogma auf den Kopf, dass Herzinsuffizienz aus einem gemeinsamen Endweg resultiert“, sagen die Autoren der Studie, „und können die zukünftige Entwicklung von Therapien leiten selektive Ziele zur Verbesserung der personalisierten Medizin.“
Kardiomyopathie ist eine Gruppe von Krankheiten, die den Herzmuskel auf eine Weise beeinflussen, die die Fähigkeit des Organs, Blut effektiv zu pumpen, beeinträchtigt. Diese schweren Erkrankungen sind Hauptursachen für Herzinsuffizienz und führende Indikationen für eine Herztransplantation. Einige Kardiomyopathien, einschließlich der dilatativen Kardiomyopathie (DCM) und der arrhythmogenen Kardiomyopathie (ACM), können durch Mutationen in Genen entstehen, die Proteine mit unterschiedlichen Funktionen in der Herzbiologie codieren.
Wie die pathogenen Varianten in Genen, die mit DCM und ACM assoziiert sind, ein so hohes Risiko für die Entwicklung einer Herzinsuffizienz vermitteln, ist jedoch unbekannt. Während die Vorstellung verbreitet wurde, dass verschiedene Stimuli auf einem gemeinsamen Endweg zusammenlaufen, um zu Herzinsuffizienz zu führen, bieten neue Technologien direkte Möglichkeiten zur Bewertung, ob stattdessen der Genotyp die Krankheitswege beeinflusst. Daniel Reichart und Kollegen führten snRNAseq in Herzgewebeproben von Patienten mit genetischer und idiopathischer (Mutations-negativer) DCM und ACM und bei Patienten ohne strukturelle Herzerkrankung durch.
Reichart et al. nutzten maschinelles Lernen, um die 880.000 Transkriptome zu untersuchen, die die Analyse generierte. konnten unterschiedliche Zelltypen identifizieren, die am Weg zur Herzinsuffizienz beteiligt sind, und ihre Orte im Herzen sowie genotypassoziierte Wege, interzelluläre Interaktionen und unterschiedliche Genexpression für diese Erkrankungen bei der Einzelzellauflösung identifizieren.
„Dieses Netzwerk zeigte eine bemerkenswert hohe Vorhersage der Genotypen für jede Herzprobe, was unsere Schlussfolgerung bestätigt, dass Genotypen sehr spezifische Herzinsuffizienzwege aktivieren“, sagten die Autoren. „Obwohl die Abfrage dieser Datensätze fortlaufende Entdeckungsmöglichkeiten bietet, lieferten unsere Ergebnisse wesentliche Beweise dafür, dass der Genotyp die pathologische Umgestaltung des Herzens beeinflusste.“
Quelle:
Amerikanische Vereinigung zur Förderung der Wissenschaft
Referenz:
Reichart, D., et al. (2022) Pathogene Varianten schädigen die Zellzusammensetzung und die Einzelzelltranskription bei Kardiomyopathien. Wissenschaft. doi.org/10.1126/science.abo1984.
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