Eine Studie an mehr als 3000 Kindern und Jugendlichen in Dänemark hat nun gezeigt, wie sich der Proteingehalt im Blut durch genetische Varianten und während der pädiatrischen Entwicklung verändert. Die Studie wurde von Professor Matthias Mann vom Max-Planck-Institut für Biochemie und dem Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research zusammen mit den Professoren Torben Hansen und Simon Rasmussen von der Universität Kopenhagen geleitet. Ihre in Nature Genetics veröffentlichten Ergebnisse bilden die Grundlage für das Verständnis, wie Veränderungen im Proteingehalt Gesundheit und Krankheitsrisiken in der Kindheit anzeigen.

Mit Hilfe der Massenspektrometrie haben die Forschenden mehr als 1200 verschiedene Proteine in Blutproben von mehr als 2 100 Kindern und Jugendlichen im Alter von fünf bis 20 Jahren gemessen. Sie fanden heraus, dass der Gehalt von 70 Prozent dieser Proteine durch Faktoren wie Alter, Geschlecht, Body-Mass-Index und Genetik beeinflusst wird. "Der Plasmaproteinspiegel wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst, aber der Grad ihres Einflusses variiert von Protein zu Protein. Als wir die Quellen der Variation aufschlüsselten, stellten wir fest, dass einige Proteinwerte in erster Linie genetisch bedingt sind, während andere stärker von anderen Faktoren wie Alter oder Fettleibigkeit beeinflusst werden. Das hilft zu erklären, warum sich Kinder unterschiedlich entwickeln und warum manche anfälliger für bestimmte Krankheiten sind als andere", erklärt Dr. Lili Niu, Erstautorin der Studie.

Die Forscherinnen und Forscher entdeckten auffällige Unterschiede darin, wie sich Proteinmengen während der männlichen und weiblichen Pubertät verändern. "Diese geschlechtsspezifischen Proteinveränderungen könnten dazu beitragen, die Unterschiede in der Entwicklung und Krankheitsanfälligkeit von Männern und Frauen zu erklären", sagt Professor Torben Hansen von der Universität Kopenhagen.

Die Studie ergab, dass Gene die Menge von einem Drittel der Blutproteine steuern, wobei einige genetische Varianten bis zu 30-mal größere Unterschiede zwischen den Individuen verursachen. Diese Ergebnisse waren in hohem Maße reproduzierbar und wurden bei 1000 Kindern und 558 Erwachsenen wiederholt, was ihre Beständigkeit bis ins Erwachsenenalter bestätigte.

Mit Hilfe fortgeschrittener statistischer Methoden identifizierte das Team 41 Gene, die mit Veränderungen in 33 Merkmalen von Herz- und Stoffwechselerkrankungen einhergehen. Professor Simon Rasmussen von der Universität Kopenhagen: "Durch die Verknüpfung von Genen, Proteinen und Krankheiten eröffnen unsere Ergebnisse neue Wege zum Verständnis von Krankheitsmechanismen und zur Identifizierung neuer Angriffspunkte für Medikamente."

Um es Forschenden auf der ganzen Welt zu erleichtern, diese Erkenntnisse zu nutzen, hat das Team ein interaktives Webportal unter proteomevariation.org eingerichtet, auf dem Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen verfolgen können, wie sich bestimmte Proteine während der Kindheit verändern.

Nutzen für die Medizin

"Diese Studie zeigt, wie sich die massenspektrometrische Proteomik zu einem leistungsfähigen Werkzeug für groß angelegte Bevölkerungsstudien entwickelt", fasst Matthias Mann zusammen. "Mit einem kleinen Tropfen Blut können wir nun Tausende von Proteinen mit bisher unerreichter Präzision messen, was neue Möglichkeiten eröffnet, Krankheitsmechanismen zu verstehen und Biomarker zu finden, die schon früh im Leben auf ein Krankheitsrisiko hinweisen könnten."

Diese umfassende Karte der Proteinveränderungen in der Kindheit ist ein weiterer Schritt auf dem Weg zur Integration der Proteomik in die Präzisionsmedizin. Die Forschenden untersuchen nun, ob diese Proteinmuster Medizinern helfen könnten, vorherzusagen, welche Kinder bestimmte Krankheiten entwickeln könnten und welche Behandlungen für sie am besten geeignet wären.

Publikation:
Lili Niu, Sara Elizabeth Stinson, Louise Aas Holm, Morten Asp Vonsild Lund, Cilius Esmann Fonvig, Leonardo Cobuccio, Jonas Meisner, Helene Bæk Juel, Joao Fadista, Maja Thiele, Aleksander Krag, Jens-Christian Holm, Simon Rasmussen, Torben Hansen & Matthias Mann: Plasma proteome variation and its genetic determinants in children and adolescents, Nature Genetics, Februar 2025; DOI: https://dx.doi.org/10.1038/s41588-025-02089-2

Quelle: Max-Planck-Institut für Biochemie