Eines von drei Kindern entwickelt in den ersten Lebensjahren eine frühe Form von Asthma. Von diesen Kindern haben 80 Prozent einen genetischen Defekt auf dem Chromosom 17. Häufig leiden sie unter viral bedingtem Lungenpfeifen und entwickeln später Asthma. Die Mechanismen, die dem Gendefekt zugrunde liegen, waren bisher unbekannt.
Deshalb konnten nur die Symptome, nicht aber die Ursache behandelt werden. „Wir haben nun herausgefunden, warum der Gendefekt die Kinder anfälliger für Virusinfektionen macht, was ein hohes Risiko für die Entwicklung von Asthma darstellt“, sagt Dr. Constanze Jakwerth, Erstautorin der Studie.
Screening bei Kindern
Frühere epidemiologische Studien ließen bereits vermuten, dass ein Zusammenhang zwischen dem Gendefekt und Virusinfektionen besteht. Daher untersuchten die Wissenschafler:innen das Nasenschleimhautgewebe von 261 Kindern mit frühem Asthma, das in diesem Alter nur durch Pfeifgeräusche in der Lunge („Giemen“ genannt) diagnostiziert werden kann.
Um die Ursachen zu erforschen, haben sie mit kleinen Bürsten einige Zellen aus der Nasenhöhle entnahmen. Diese Methode ist wenig invasiv und ermöglicht die Analyse der gesamten Gentranskripte (Transkriptom) in diesen Nasenzellen. Dadurch konnten die Forschenden Veränderungen und Muster („Nasotypen“) in der Genexpression erkennen, die sich bei Kindern mit und ohne Gendefekt stark unterscheiden.
Interferon-Unterschiede bei Kindern
Die Wissenschaftler:innen fanden heraus, dass der Gendefekt eine erhöhte Expression des Proteins GSDMB verursacht. Dieses Protein bildet Poren und ist für die Immunantwort der Kinder entscheidend. Sie entdeckten, dass die genetisch verstärkte Expression von GSDMB eine gestörte Interferon-Antwort verursacht. Interferone wiederum sind für die zelluläre Reaktion auf Virusinfektionen bedeutend.
Dabei gibt es drei Klassen von Interferonen. Die Forschenden beobachteten, dass die Nasenzellen von Kindern mit dem Gendefekt mehr Interferone Typ 2, aber weniger Interferone des Typ 1 und 3 aufwiesen. Letztere sind jedoch wichtig für die Virusabwehr. Damit konnten die Wissenschaftler:innen klären, warum der Gendefekt die Kinder anfälliger für Virusinfektionen macht und damit deren Asthmarisiko erhöht.
Weniger Infektionen könnten Asthmarisiko verringern
„Wir wissen jetzt, dass der Gendefekt auf dem Chromosom 17 zu einem bestimmten Genexpressionsmuster führt, das wir beeinflussen oder sogar korrigieren können. Unser Ziel ist es, den Abwehrdefekt in den Atemwegen der Kinder zu beheben. Wir arbeiten an neuen Medikamenten, Inhalationssprays, die die Abwehr des Virus unterstützen, indem sie die Epithelbarriere für eine angemessenere Reaktion stimulieren“, sagt Prof. Carsten Schmidt-Weber, der die Studie bei Helmholtz Munich und TUM leitete.
„Frühe Virusinfektionen scheinen das Immunsystem der Kinder zu verändern und brechen damit die Toleranz gegenüber normalerweise harmlosen Allergenen. Das wiederum fördert die Entwicklung von Asthma. Wenn wir diese Infektionen also mit neuen Medikamenten, die direkt auf den Gendefekt abzielen, effizienter kontrolliert können, so sind wir zuversichtlich, dass weniger Kinder Asthma entwickeln werden“, sagt Prof. Erika von Mutius, Mitautorin der Studie.
Quelle: Helmholtz Zentrum München Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH)
Originalpublikation: Constanze A. Jakwerth et al.; 17q21 Variants Disturb Mucosal Host Defense in Childhood Asthma; American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, 2024, DOI: 10.1164/rccm.202305-0934OC
