Studien zeigen: Sequenzierung des Genoms von Babys ist vielversprechend
Wird das Genom von Babys bereits kurz nach der Geburt sequenziert, können Hinweise auf möglicherweise seltene Krankheiten entdeckt werden.
RALEIGH, N.C. – Tiffany King hatte etwas mehr als einen Monat zuvor ihre Tochter Fern zur Welt gebracht und arbeitete gerade wieder in ihrem Job als Bauleiterin, als das Telefon klingelte. Die Anruferin sagte, sie habe Neuigkeiten über das Genom des Kindes, den komplexen genetischen Code, der in praktisch jeder menschlichen Zelle zu finden ist. „Oh nein“, erinnert sich Tiffany, dass sie dachte, „das kann nicht gut sein.“
Forscher, die an einer Studie in North Carolina arbeiteten, hatten herausgefunden, dass Fern mit einer Mutation in einem ihrer etwa 20.000 Gene geboren wurde, einer potenziell schädlichen Veränderung, die mit dem sogenannten Pendred-Syndrom in Verbindung gebracht wird, erklärte die Anruferin. Diese Krankheit, von der 2 bis 3 von 1000 Kindern betroffen sind, verursacht in der Regel Hörverlust, manchmal aber auch Schilddrüsen- und Gleichgewichtsprobleme.
Obwohl Tiffany gehofft hatte, dass ihr Baby bei den medizinischen Tests eine Entwarnung erhalten würde, konnte sie ihre anfängliche Angst überwinden. „Ich bin ein Fan davon, mehr Informationen zu haben. Wissen ist Macht“, sagte sie. „Und wie sich für uns herausstellte, war das sehr wohl der Fall“.
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Beim obligatorischen Neugeborenen-Screening wird auf mehr als 60 Krankheiten untersucht
Als Fern im November letzten Jahres geboren wurde, wurde ihr im Rahmen des obligatorischen Neugeborenen-Screenings von North Carolina Blut aus der Ferse entnommen und sie auf mehr als 60 Krankheiten untersucht. Es wurde nichts gefunden. Das hätte das Ende der Geschichte sein können. Stattdessen beschlossen Tiffany und ihr Mann Matthew Vogt, ein Arzt und Wissenschaftler in Durham, ein bahnbrechendes Angebot des Staates anzunehmen.
Kostenlos können Eltern von Experten einen umfassenderen Scan durchführen lassen und den gesamten genetischen Bauplan ihres Babys auf 200 verschiedene Krankheiten überprüfen lassen. Eine davon ist das Pendred-Syndrom, eine Erkrankung, die von dem standardmäßigen, eingeschränkteren Neugeborenen-Screening nicht erfasst wird.
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North Carolina und New York untersuchen, ob dieser viel umfassendere Ansatz Leben retten und die Gesundheit der Kinder verbessern kann. Zwei Jahrzehnte, nachdem Wissenschaftler das erste menschliche Genom sequenziert haben, spiegeln die beiden bundesstaatlichen Studien die rasche Entwicklung einer neuen Art der Gesundheitsfürsorge wider, der sogenannten genomischen Medizin, die durch diese bahnbrechende Errungenschaft ins Leben gerufen wurde.
Durch die Genomsequenzierung werden weitere Krankheiten erkannt
Erste Ergebnisse zeigen, dass durch die Sequenzierung des Genoms Krankheiten erkannt werden, die durch das traditionelle Neugeborenenscreening, das in allen 50 Staaten vorgeschrieben ist, nicht aufgedeckt werden. Seit Beginn der Studie im September 2023 hat North Carolina die Genome von mehr als 1800 Babys untersucht; bei 40 davon wurde festgestellt, dass sie wahrscheinlich an Krankheiten leiden, die zuvor nicht diagnostiziert worden waren. Bei einem Neugeborenen wurde festgestellt, dass es wahrscheinlich zwei bisher nicht diagnostizierte Krankheiten hat.
„Einige dieser Erkrankungen waren potenziell lebensbedrohlich“, sagte Holly Peay, die das Early Check-Programm in North Carolina leitet. Seit dem Start des GUARDIAN-Programms im September 2022 hat New York die Genome von mehr als 10.000 Babys sequenziert; 299 wurden positiv auf eine der 450 Krankheiten getestet, auf die sich der Staat konzentriert. „Für ein Kind war es sogar lebensrettend“, sagte Wendy Chung, Leiterin der Kinderklinik am Boston Children‘s Hospital, die die New Yorker Studie leitet.
Die bestehenden Neugeborenen-Screening-Programme, die von Staat zu Staat unterschiedlich sind und die das Leben von etwa 12.000 Babys pro Jahr retten oder verbessern, werden nach Ansicht von Experten auch in absehbarer Zukunft fortbestehen. Doch die dramatischen Veränderungen der letzten 15 Jahre bei den Kosten und Methoden zur Sequenzierung aller Gene eines Patienten sowie die vielversprechenden ersten Ergebnisse in New York und North Carolina deuten darauf hin, dass die Technologie eines Tages die herkömmlichen Neugeborenen-Tests ergänzen könnte.
Proteine spielen bei vielen Krankheiten eine Rolle
In den meisten der ersten Sequenzierungsfälle, in der Regel Versuche zur Diagnose rätselhafter Krankheiten, wurde nur ein Bruchteil eines jeden Gens gescannt – das eine Prozent, von dem bekannt ist, dass es die Anweisungen für die Herstellung von Proteinen enthält. Proteine sind für praktisch jede menschliche Handlung verantwortlich, vom Atmen bis zum Denken, und Fehler in Proteinen spielen bei zahlreichen Krankheiten eine Rolle, darunter Parkinson, Alzheimer, Typ-2-Diabetes und Mukoviszidose.
In den letzten zwei Jahrzehnten sind die Kosten für das Lesen des gesamten Genoms, nicht nur der proteinkodierenden Teile, von mehr als 10 Millionen Dollar pro Patient auf etwa 1000 Dollar gesunken. Heute liegen die Kosten in der Größenordnung von medizinischen Routineuntersuchungen wie Koloskopien und MRT-Scans.
Genom-Sequenzierung dreht den Prozess um und erkennt Probleme frühzeitig
Die Technologie bedeutet einen grundlegenden Wandel in der Art und Weise, wie Krankheiten diagnostiziert werden, so Erica Sanford Kobayashi, Kinderärztin für Intensivmedizin am Children‘s Hospital of Orange County in Kalifornien. Die traditionelle Art der Diagnose bei Kindern, so Kobayashi, „besteht darin, dass wir ein Problem sehen und dann nach dem Gen suchen, das dieses Problem verursacht“.
Die Sequenzierung kehrt den Prozess um und ermöglicht es Ärzten, Probleme in den Genen eines Kindes zu erkennen, bevor sie Symptome auslösen. Das war der Fall bei Fern und bei einem anderen Baby, das im selben Monat in einem Krankenhaus in der Nähe von Charlotte geboren wurde.
Kristin und Jay Stark unterzogen sich sieben Jahre lang einer Fruchtbarkeitsbehandlung. Der Embryo, den sie auswählten, wurde einem Gentest unterzogen. Als ihr Sohn Landon geboren wurde, wurden bei den Untersuchungen keine gesundheitlichen Probleme festgestellt. Als sich die Gelegenheit bot, das gesamte Genom ihres Babys in North Carolina sequenzieren zu lassen, stimmten sie zu. „Es kann nie schaden“, sagte Jay, „es ist kostenlos. Vorsicht ist besser als Nachsicht.“
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Mutation bringt erhöhtes Risiko für eine seltene Erkrankung mit sich
Einige Wochen nach ihrer Entscheidung war Kristin zu Hause und bereitete sich auf den Tag vor, als auch sie einen Anruf über den genetischen Bauplan ihres Sohnes erhielt. Landon war mit einer Mutation geboren worden, die bei ihm ein erhöhtes Risiko für eine seltene Erkrankung namens Alport-Syndrom mit sich brachte, die bei etwa einem von 5000 bis 10.000 Menschen auftritt und Nierenerkrankungen, Hörverlust und Augenanomalien verursacht. Bei den Fruchtbarkeits- und Neugeborenen-Screening-Tests war nicht nach dem Alport-Syndrom gesucht worden.
„Ich persönlich hatte das Gefühl, dass es meine Schuld war“, sagte Kristin. „Es war etwas, das ich an ihn weitergegeben hätte.“ „Es ist nicht deine Schuld“, versicherte Jay ihr. „Es ist einfach etwas, das passiert ist.“ Und obwohl die Nachricht eine Überraschung war, fühlte sich Jay auf den bevorstehenden Weg vorbereitet. Er hatte sich um seinen Vater gekümmert, der an Nierenversagen litt und im Alter von 69 Jahren starb, als seine Nieren durch Covid-19 geschädigt wurden.
„Ich wusste, dass Patienten mit einer Nierenerkrankung bestimmte Einschränkungen bei der Ernährung und der Einnahme von Medikamenten beachten müssen“, sagte Jay. Er war dankbar, dass er über das Risiko seines Sohnes, das Alport-Syndrom zu entwickeln, Bescheid wusste, denn „es gibt Dinge, die man tun kann, um das Leben zu erhalten“, sagte er. „Es ist kein Todesurteil.“
Landon lässt nun alle sechs Monate seine Nierenfunktion überprüfen. Bisher hat er keine Symptome des Alport-Syndroms gezeigt, und es besteht die Chance, dass er trotz der genetischen Mutation nicht daran erkranken wird, sagte Jay.
Genetischen Krankheiten zuvorkommen
Die Eltern von Fern, Matthew und Tiffany, unterzogen sich ebenfalls einer Fruchtbarkeitsbehandlung. Genetische Tests hatten ergeben, dass Matthew eine mit dem Pendred-Syndrom verbundene Mutation aufwies, obwohl er keine Symptome hatte. Das machte ihn zu einem Träger der Krankheit.
Zum Zeitpunkt der Fruchtbarkeitsuntersuchung hatte er sich über das Syndrom informiert. Er hielt es für unwahrscheinlich, dass seine Tochter es bekommen würde, und „dachte nicht weiter darüber nach“. Seine Zuversicht schien gerechtfertigt, als Fern geboren wurde und ihren ersten Hörtest bestand. Dann kamen die Ergebnisse von Ferns Genom, die durch einen Test mit einem Wangenabstrich bestätigt wurden.
Ihre Eltern gewöhnten sich schnell an die Nachricht. Der Grund für ihre Entscheidung, Ferns Genom untersuchen zu lassen, war, so Tiffany, dass sie einer eventuellen Erkrankung des Babys „zuvorkommen“ wollten. Sie brachten sie zu einem Audiologen für einen neuen Hörtest. Diesmal zeigte Fern einen leichten Hörverlust in den höheren Tonlagen, und ihr linkes Ohr war etwas schlechter als das rechte.
Jetzt geht sie alle zwei bis vier Monate zu einem Hörspezialisten. Tiffany lernt bereits die amerikanische Zeichensprache. „Wenn [Fern] ein Hörgerät braucht, besorgen wir ihr ein Hörgerät“, sagt Matthew. „Wenn sie ein Cochlea-Implantat braucht, besorgen wir ihr eins.
Ethik der frühen Sequenzierung
Abgesehen von den medizinischen Auswirkungen wirft die Sequenzierung des Genoms eines Babys auch ethische Bedenken auf, die die Eltern und die an der Studie beteiligten Wissenschaftler abwägen mussten. „Es gibt viele ethische Fragen darüber, was mit den Informationen geschehen soll. Haben Versicherungsgesellschaften Zugang dazu?“, sagte Ferns Vater Matthew, der Arzt und Wissenschaftler. Die Frage sei wichtig „in diesem verrückten Gesundheitssystem, in dem private Unternehmen so viel Macht haben, um zu entscheiden, was passiert. Und das sage ich als Gesundheitsdienstleister und als Vater“.
North Carolina verpflichtet sich, niemandem außerhalb der Studie die Namen oder Kontaktinformationen der teilnehmenden Babys oder Eltern mitzuteilen, es sei denn, die Familie erteilt ihre Zustimmung. New York verspricht, dass die Screening-Ergebnisse eines Babys nur „den an der Studie beteiligten Personen und den Ärzten, die sich um Ihr Baby kümmern“, zugänglich gemacht werden.
Eine der schwierigsten Fragen, die die Sequenzierung von Neugeborenen aufwirft, ist die Frage, ob Eltern über Mutationen informiert werden sollten, die mit unheilbaren Krankheiten in Verbindung stehen, die erst im Erwachsenenalter auftreten. In North Carolina werden die Eltern derzeit nicht über einen solchen Befund informiert, da man der Meinung ist, dass die Entscheidung darüber im Erwachsenenalter bei der Person mit der Mutation liegen sollte.
Wollen die Eltern erfahren, welches Krankheitsrisiko ihre Kinder im Erwachsenenalter haben?
Der Bundesstaat lässt den Eltern die Wahl, ob sie das Risiko ihres Kindes für Typ-1-Diabetes, eine behandelbare Krankheit, kennen wollen. Die Eltern haben auch die Möglichkeit, sich über Mutationen zu informieren, die mit mehr als zwei Dutzend seltenen Krankheiten in Verbindung stehen, die derzeit nicht behandelbar sind, für die aber Behandlungsmöglichkeiten geprüft werden.
Trotz der stark gesunkenen Kosten für die Genomsequenzierung gäbe es wahrscheinlich finanzielle Bedenken, den 1000-Dollar-Test als Richtlinie für North Carolina einzuführen, wo jährlich etwa 120.000 Geburten registriert werden. Bislang wurden die Kosten der Early Check-Studie in North Carolina noch nicht veröffentlicht, so Peay.
Einige Studien zur Genomsequenzierung haben jedoch ergeben, dass die Technologie langfristig zu finanziellen Einsparungen führen kann, insbesondere wenn sie zur Diagnose von Kindern eingesetzt wird, die mit unbekannten Krankheiten in die Neugeborenen- oder Kinderintensivstation eingeliefert werden.
In Kalifornien wurde in einer 23-monatigen Pilotstudie mit dem Namen Project Baby Bear der Einsatz der schnellen Genomsequenzierung bei schwerkranken, von Medicaid versicherten Babys untersucht. Die Technologie half bei der Diagnose von 76 der 178 Babys, die im Rahmen der Studie sequenziert wurden, was bei 55 Babys zu einer Änderung der Behandlung führte. Die schnellen Diagnosen, die in der Regel in weniger als zwei Wochen gestellt wurden, ermöglichten es den Ärzten auch, die Babys früher zu entlassen. Das Ergebnis: insgesamt 513 Tage weniger Krankenhausaufenthalt, 11 größere Operationen weniger und insgesamt Einsparungen im Gesundheitswesen von mehr als 2,5 Millionen Dollar.
Das Scannen der Genome führt zu anderer Behandlung und schnellerer Diagnose
Im Jahr 2022 führten die Forscher eine wirtschaftliche Analyse von 38 schwerkranken Kindern durch, die eine schnelle Ganzgenomsequenzierung erhalten hatten. Das Scannen der Genome aller Kinder und ihrer Familien kostete fast 240.000 Dollar. Doch die genetischen Informationen führten bei 17 der Kinder zu einer Diagnose und reduzierten die Ausgaben für die pädiatrische Intensivpflege um schätzungsweise 185.000 Dollar, so die Studie, die in der Fachzeitschrift Frontiers in Pediatrics erschien.
Manchmal sind Kinder nicht die einzigen, die von der Sequenzierung ihrer Genome profitieren. Wenn Ärzte bei einem Kind eine Mutation feststellen, prüfen sie oft, ob auch die Mutter oder der Vater die Mutation hat. Sanford-Kobayashi vom Children‘s Hospital of Orange County sagte, in zwei Fällen habe die Sequenzierung nicht nur dazu geführt, dass ein Kind auf Herzmedikamente, sogenannte Betablocker, gesetzt wurde, sondern auch dazu, dass die Mutter des Kindes auf die gleiche Medikamentenklasse gesetzt wurde.
Ein Leben lang von Nutzen?
Jonathan Berg, Professor für Genetik und Medizin, und Laura Milko, Assistenzprofessorin für Genetik, beide an der UNC School of Medicine in North Carolina, gehen dieser Frage nach. In etwa 15 Monaten wollen sie eine Pilotstudie starten, die eine Brücke zwischen Neugeborenen- und Erwachsenenscreening schlagen soll.
Ihre Studie trägt der Tatsache Rechnung, dass genetische Erkrankungen zwar schon kurz nach der Geburt festgestellt werden können, sich aber teilweise erst nach Jahren zeigen. Das bringt die Eltern in die Situation, dass sie einen Zeitplan für verschiedene Gesundheitsmaßnahmen aufstellen müssen, die sie in Angriff nehmen müssen, wenn ihr Kind 2, 5 oder 10 Jahre alt wird.
Bergs Idee ist es, verschiedene Gruppen von Genen zu verschiedenen Zeitpunkten des Lebens zu untersuchen, sodass die Ärzte zum richtigen Zeitpunkt nach Krankheiten suchen können. Wenn die Symptome bei einem Kind erst mit 5 Jahren auftreten und vorher nicht behandelt werden können, warum sollte man sie dann schon Jahre vorher erkennen, bevor man etwas tun kann?
„Wir versuchen, ein Gleichgewicht herzustellen“, so Berg, „indem wir die richtigen Informationen für die richtige Person zum richtigen Zeitpunkt ermitteln. Berg stellt sich den Tag vor, an dem die Sequenzierung dazu beitragen wird, die Behandlung eines Patienten vom Säuglings- über das Jugend- bis zum Erwachsenenalter zu steuern. „Ich denke, wir werden in einer Welt leben, in der die Genetik nicht mehr nur ein einziges Mal durchgeführt wird und dann ist es vorbei“, sagte Berg. „Wir werden das ganze Leben hindurch genetische und genomische Analysen durchführen wollen.
Zum Autor
Mark Johnson kam im Juli 2022 zur Washington Post, nachdem er 22 Jahre lang für das Milwaukee Journal Sentinel gearbeitet hatte, wo er über Gesundheit und Wissenschaft berichtete. Er schrieb über den ersten Menschen, der Tollwut ohne Impfung überlebte, und berichtete über den ersten Einsatz der vollständigen Gensequenzierung zur Diagnose und Behandlung einer neuen Krankheit.
Wir testen zurzeit maschinelle Übersetzungen. Dieser Artikel wurde aus dem Englischen automatisiert ins Deutsche übersetzt.
Dieser Artikel war zuerst am 17. Juni 2024 in englischer Sprache bei der „ Washingtonpost.com“ erschienen – im Zuge einer Kooperation steht er nun in Übersetzung auch den Lesern der IPPEN.MEDIA-Portale zur Verfügung.
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