Systembiologie der High-density Lipoproteine

Das Risiko, an Diabetes oder einem Herzleiden zu erkranken, steht in engem Zusammenhang mit der Konzentration des High-density-Lipoprotein-Cholesterins im Blut. Das Forschungsteam des MRD-Projekts HDL-X möchte herausfinden, wie dieses Lipoprotein bei Risikopatienten als diagnostischer Indikator besser genutzt werden könnte.

Niedrige Blutspiegel des High-density-Lipoprotein (HDL)-Cholesterins, des sogenannten „guten Cholesterins“, gehen mit einem erhöhten Risiko für Herzinfarkt und Diabetes mellitus einher. Die HDL-Teilchen zeigen, sowohl in vitro als auch in vivo, vielfältige Wirkungen, die den menschlichen Organismus offenbar vor schädlichen, chemischen oder biologischen Prozessen schützen. 

Dennoch konnten High-density-Lipoproteine bislang noch nicht erfolgreich zur Vorbeugung oder Behandlung von Herzerkrankungen oder Diabetes genutzt werden. Dies liegt vor allem an der komplizierten Struktur und den vielschichtigen Funktionen der HDL-Partikel. Die komplexen, heterogenen Makromoleküle bestehen aus einem zentralen Cholesterinmolekül, das von Hunderten von Lipidspezies, Dutzenden von Proteinen sowie von microRNA umgeben ist. Diese Komplexität erhöht sich unter pathologischen Bedingungen aufgrund von quantitativen und qualitativen molekularen Veränderungen der HDL-Komponenten, was zum Verlust der physiologischen Funktion und zum Auftreten krankhafter Funktionsstörungen führt.

Aufgrund der strukturellen und funktionellen Komplexität des HDL ist es bislang nicht gelungen, seine vielfältigen Funktionen jeweils eindeutig bestimmten HDL-assoziierten Molekülen zuzuordnen. Detaillierte Kenntnisse über die Zusammenhänge zwischen Struktur und Funktion dieser Moleküle bilden jedoch eine Voraussetzung für die Aufklärung ihrer Bedeutung bei der Entwicklung HDL-assoziierter Erkrankungen sowie für ihre therapeutische und diagnostische Nutzung.

Prävention und Therapie von Herzkrankheiten und Diabetes

Das MRD-Projekt HDL-X befasst sich nun erstmals mittels eines systemmedizinischen Ansatzes mit den vielschichtigen Funktionen des HDL im gesunden und im kranken Organismus. Das Ziel des Projekts ist, zu klären, welche HDL-Komponenten und -Funktionen bei Patienten mit Diabetes oder Herzkrankheiten gestört sind und welche davon für die Prävention dieser Störungen relevant sind. Zu diesem Zweck isolieren die beteiligten Wissenschaftler HDL-Teilchen aus dem Blut gesunder und kranker Personen und analysieren umfassend und systematisch deren Protein-, microRNA- und Lipidprofile. Ausserdem werden die Forschenden die biologischen Wechselwirkungen von HDL mit Endothel-, Fett- und Muskelzellen untersuchen. Diese Zellen sind relevant für die Entwicklung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Diabetes.

Mittels mathematischer Integration der Daten werden diejenigen HDL-Komponenten bestimmt, die entweder einzeln oder in Kombination bei Personen mit erhöhtem Risiko für Herzerkrankungen und Diabetes als diagnostische Biomarker in Frage kommen. Die entsprechenden Modelle sollen anschliessend auch zur Entwicklung personalisierter Behandlungsstrategien beitragen und dabei helfen, den Behandlungserfolg zu überwachen. Damit trägt das HDL-X-Team dazu bei, Prävention und Behandlung der zwei Hauptursachen von Tod und Invalidität zu verbessern.

Stand: Juni 2015