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Genetik: Weizenunverträglichkeiten auf der Spur

Genetik: Weizenunverträglichkeiten auf der Spur

Ein interdisziplinäres Netzwerk aus Getreidechemikern, Pflanzenforschern, Bioinformatikern, Immunologen und Gastroenterologen arbeitet im Rahmen des Projekts WHEATSCAN an der Aufklärung der Ursachen für Weizenunverträglichkeiten. Mit dabei sind auch Pflanzengenetiker des Helmholtz Zentrums München.

Weizenunverträglichkeiten sind in der öffentlichen Wahrnehmung hochpräsent und eine glutenfreie Ernährung liegt in den westlichen Industrienationen auch ohne klare medizinische Notwendigkeit voll im Trend. Doch was genau ist dran an diesen Ideen?

Wissenschaftlich gesichert ist die Tatsache, dass bestimmte Weizenproteine entzündliche Reaktionen hervorrufen können. Dazu gehören die Zöliakie (eine entzündliche Reaktion des Dünndarms von genetisch prädisponierten Patienten auf Gluten, das Klebereiweiß des Weizens), die Weizenallergie (u.a. Bäcker-Asthma) und die Nicht-Zöliakie-Glutensensitivität oder besser -Weizensensitivität (NCWS), die im Verdacht steht, andere entzündliche Krankheiten wie Asthma oder multiple Sklerose zu verschlimmern.*

Das neue Programm WHEATSCAN soll folgende Kernfragen beantworten:

  • Welchen Einfluss hatte die Weizenzüchtung der letzten 100 Jahre auf die Genexpression, die Proteinzusammensetzung und das Potential zur Auslösung von Immunreaktionen?
  • Welche Marker gibt es auf Ebene der Gene, Proteine und Peptide für Weizensorten mit niedrigem immunstimulatorischen Potential?
  • Sind Weizensorten mit niedrigem immunstimulatorischen Potential für NCWS-Patienten besser verträglich und welche bisher unbekannten Inhaltsstoffe aus Weizen tragen zur Auslösung der NCWS bei?

Beantworten soll diese Fragen die Korrelation von genetischer Variabilität (Genomics), Genexpression (Transcriptomics) und Proteinzusammensetzung (Proteomics) mit dem immunstimulatorischen Potential von 60 deutschen Weizensorten der letzten 100 Jahre.

An dieser Stelle kommen auch die Helmholtz-Forscher ins Spiel: „Insbesondere bei der Genom- und Transkriptomforschung können wir mit unserer Expertise hoffentlich dazu beitragen, die Mechanismen der Weizenunverträglichkeit zu entschlüsseln“, sagt Klaus Mayer, Leiter der Abteilung Genomik und Systembiologie pflanzlicher Genome (PGSB), die an dem Projekt beteiligt ist.

Als Arbeitshypothese für das geplante Vorhaben gehen die Forscher davon aus, dass sich die Proteinzusammensetzung in Weizensorten der letzten 100 Jahre durch die Züchtung oder neue Anbaumethoden verändert hat. Moderne Sorten könnten somit im Vergleich zu alten Sorten ein höheres immunstimulatorisches Potential aufweisen. Der neue multidisziplinäre Ansatz soll die Grundlage für die Entwicklung neuer Weizensorten mit geringem Potential zur Auslösung von Weizenunverträglichkeiten schaffen. Zudem möchten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler einen entscheidenden Beitrag zur Verbesserung der Diagnostik und zur weiteren Aufklärung des Pathomechanismus der NCWS leisten.

Weitere Informationen

Hintergrund: Weitere Partner in diesem Projekt sind zudem die koordinierende Deutsche Forschungsanstalt für Lebensmittelchemie (Leibniz Institut in Freising), das Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben, das Institut für Translationale Immunologie der Universitätsmedizin Mainz und das Universitätsklinikum Erlangen. Das Projekt läuft seit April 2016 und wir über drei Jahre mit über einer Million Euro gefördert.

* Über die erstmalig in den 1980ern beschriebene NCWS ist noch relativ wenig bekannt. Schätzungen gehen davon aus, dass bis zu 6 % der Bevölkerung von NCGS betroffen sein könnten. Zum Krankheitsbild zählten bisher intestinale Beschwerden wie Bauchschmerzen, Verstopfung, Durchfall oder Blähungen und systemische Beschwerden wie Kopfschmerzen oder Müdigkeit. Wichtiger ist eine vermutete und teilweise belegte Verschlimmerung extraintestinaler entzündlicher Erkrankungen (z.B. allergisches Asthma, multiple Sklerose, systemischer Lupus erythematodes) unter Weizenverzehr.

Das Helmholtz Zentrum München

verfolgt als Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt das Ziel, personalisierte Medizin für die Diagnose, Therapie und Prävention weit verbreiteter Volkskrankheiten wie Diabetes mellitus und Lungenerkrankungen zu entwickeln. Dafür untersucht es das Zusammenwirken von Genetik, Umweltfaktoren und Lebensstil. Der Hauptsitz des Zentrums liegt in Neuherberg im Norden Münchens. Das Helmholtz Zentrum München beschäftigt rund 2.300 Mitarbeiter und ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der 18 naturwissenschaftlich-technische und medizinisch-biologische Forschungszentren mit rund 37.000 Beschäftigten angehören.

Der Schwerpunkt der selbstständigen Abteilung Genomik und Systembiologie pflanzlicher Genome (PGSB)ist die Genom- und Systemorientierte Bioinformatik pflanzlicher Genome. In diesem Rahmen werden Genomverschlüsselungen, Expressionsmuster, funktionelle und systembiologische Fragestellungen untersucht. PGSB verwaltet außerdem einen großen Datensatz pflanzlicher Genome in Datenbanken und macht diese zusammen mit vergleichenden Analysen der Öffentlichkeit zugänglich. PGSB gehört zum Institut für Bioinformatik und Systembiologie.

 


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