Herzrhythmusstörungen wie z.B. Vorhofflimmern können ein erhebliches Gesundheitsrisiko bedeuten, oder auch zu einem plötzlichen Tod führen. Gleichzeitig gestaltet sich die Prävention und Behandlung dieser Erkrankungen sehr schwierig. Bei einer Studie an genetischen und medizinischen Datensätzen von über 1 Million Individuen erforschte das Digital-Health-Team um Dr. Henrike Heyne und Julian Wanner am Hasso-Plattner-Institut eine Genvariante, genannt T220I, in einem Natriumkanal im Herzen, die hier wichtige neue Erkenntnisse liefert.
Henrike Heyne, Julian Wanner und weitere Forschende entdeckten in einer groß angelegten Daten-Analyse von finnischen und britischen Gesundheitsdaten, dass die Genvariante T220I einen ähnlichen Effekt wie ein Herzmedikament hat – also wirkt, als ob die Variantenträger:innen ihr ganzes Leben ein entsprechendes Präparat nehmen würden. Mit einer Untersuchung der Genvariante kann damit auch die Wirkung des Medikamentes besser verstanden werden – ohne aufwendige klinische Tests.
Die Studie dazu erschien nun im Fachjournal Circulation der American Heart Association.
Dr. Heyne erklärt: "T220I bewirkt den Austausch einer Aminosäure in einem Protein, das als Natriumkanal in der Zellmembran fast ausschließlich im Herz aktiv ist und hier entscheidend an unserem Herzrhythmus beteiligt ist. T220I bewirkt eine milde Blockade dieses Kanals und wirkt damit wie eine lebenslange medikamentöse Natriumkanalblockade, ein etabliertes Herzmedikament."
Menschen, die diese Genvariante in sich tragen, sind ‚von Natur aus‘ stärker vor Herzrhythmusstörungen wie Vorhof- und Kammerflimmern geschützt, bei denen das Herz zu schnell schlägt. Gleichzeitig erfahren sie jedoch auch ähnliche „Nebenwirkungen“ wie bei der Einnahme des Medikamentes: Sie haben häufiger Herzrhythmusstörungen, die das Herz stattdessen zu langsam schlagen lassen und auch ähnliche Veränderungen im EKG (also der elektrischen Aktivität des Herzens).
Das macht die Genvariante T220I zu einem sogenannten genetischen Proxy für das Herzmedikament. Das bedeutet, sie ist eine Art natürliches Experiment, simuliert eine lebenslange Einnahme des Medikamentes. An den gesammelten Gesundheitsdaten von Menschen mit dieser Genvariante können Forschende die Wirkungsweise der Variante unter verschiedenen Voraussetzungen und in verschiedenen Lebenslagen untersuchen und damit Rückschlüsse auf die Wirkung des Medikamentes ziehen. Allein anhand bereits gesammelter Daten, ohne eine erneute Medikamentenstudie.
Möglich machen das groß angelegte Studien wie die UK Biobank und das FinnGen Projekt. Das FinnGen Projekt umfasst die genetischen und Gesundheitsdaten von 10% der finnischen Bevölkerung. Die digitale Datenerhebung und die Bereitschaft vieler finnischen Bürger:innen, ihre Proben für Forschungszwecke zu spenden, haben zu umfassenden Datenressourcen geführt, die umfangreiche und lang angelegte Datenstudien ermöglicht. Im Rahmen des FinnGen Projektes hatte das Team von Dr. Heyne Zugriff auf die Gesundheitsdaten von mehr als 500,000 Menschen, von denen etwa 5000 die Genvariante in sich trugen.
"Wir können hier neue Erkenntnisse zu den Effekten und den Einsatzmöglichkeiten von Natriumkanalblockern gewinnen, ohne eine klinische Studie durchführen zu müssen", erklärt Dr. Heyne die Vorteile der Analyse eines solchen genetischen Proxy. Insgesamt versterben Menschen mit T220I zum Beispiel seltener an Herzrhythmusstörungen als Menschen, die diese Genvariante nicht haben. Und die Variantenträger sind auch vor verschiedenen Formen des Herzversagens geschützt.
"Allerdings finden wir in unseren Daten auch, dass Träger:innen von T220I nach einem Herzinfarkt häufiger versterben. Das rekapituliert eine klinische Studie (1991), die fand, dass medikamentöse Natriumkanalblocker ebenso zu einer erhöhten Sterberate nach Herzinfarkt führten und deshalb vorzeitig abgebrochen werden musste. Es wäre also ethisch unmöglich, eine ähnliche Studie noch einmal durchzuführen. Wir können uns aber stattdessen das ‘natürliche Experiment’ anschauen und die Effekte von genetischer Natriumkanalblockade nach Herzinfarkt über einen langen Zeitraum verfolgen", sagt Dr. Heyne.
Die Studie bestätigt eine Vermutung, die Dr. Heyne schon bei einer früheren, weitaus kleineren Studie zu T220I hatte. Damals entdeckte Dr. Heyne, dass Träger:innen der Genvariante nur halb so häufig Vorhofflimmern haben wie der Rest der Bevölkerung. Doch die Datengrundlage war noch zu klein, um verlässliche Aussagen über weitere Aspekte der Variante machen zu können.
In ihrem aktuellen Paper arbeitete das Team mit einer dreimal so großen Kohorte des FinnGen Projektes und konnte die Funktion der Genvariante als genetischer Proxy nicht nur bestätigen, sondern daraus auch weitere Erkenntnisse für das Feld der Kardiologie ableiten.
Zukünftig könnte mit diesen Erkenntnissen auch das Herzmedikament selbst entsprechend optimiert werden. Das Forschungsprojekt von Dr. Heyne, Julian Wanner und ihrem Team ebnet damit den Weg für wichtige Fortschritte in der Behandlung von Herzrhythmusstörungen.
Die Studie wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert. An der Studie waren weitere Wissenschaftler:innen aus Finnland, den USA und den Niederlanden beteiligt.
Das gesamte Paper gibt es hier zu lesen: https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/CIRCULATIONAHA.125.075057
