Etwa fünf Prozent aller schwangeren Frauen erleiden eine sogenannte Präeklampsie. Dabei ist der Stoffwechsel der Mutter gestört und es kommt zu Bluthochdruck und Ödemen, was sowohl für die Mutter als auch für das ungeborene Baby äußerst gefährlich oder gar lebensbedrohlich sein kann. Behandeln lässt sich eine Präeklampsie nicht, weswegen in schweren Fällen eine Frühgeburt und Entfernung der Plazenta erforderlich ist. Über die Ursache dieser Schwangerschafts-Erkrankung ist bislang nur wenig bekannt – auch weil sie so schwer zu untersuchen ist.
Ein Team um Rabia Anwar vom Berliner Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin hat nun näher untersucht, welche Rolle die Gene bei einer Präeklampsie spielen. Dabei fokussierten die Forschenden sich auf DNA-Abschnitte, die ursprünglich von uralten Viren stammen. Bei Infektionen wurden diese DNA-Abschnitte über Millionen von Jahren in das menschliche Genom eingeschleust. Die meisten sind harmlose und inaktive Überreste, doch manche viralen DNA-Bausteine haben inzwischen eine Funktion im menschlichen Organismus übernommen. Vor allem in Organen wie der Plazenta, die sich relativ schnell entwickeln, sind solche DNA-Fragmente von Bedeutung. Anwar und ihre Kollegen nahmen daher Proben vom Plazentagewebe von fast 300 gesunden Schwangeren und rund 100 Frauen mit Präeklampsie. Mithilfe eines KI-basierten Deep-Learning-Modells suchten sie in den Zellen dann nach DNA-Sequenzen, die die Genexpression regulieren.
Virale DNA-Fragmente steuern Gene in der Plazenta
Die Analysen ergaben, dass 87 dieser einst viralen DNA-Fragmente heute Gene regulieren, die die normale Entwicklung und Funktion der Plazenta steuern. Unter den DNA-Abschnitten waren neun sogenannte ERV3-MLT1-Enhancer, die allesamt von derselben Retrovirusfamilie abstammen und bei Präeklampsie-Proben fehlreguliert waren: Sie verstärken oder schwächen die Aktivität von insgesamt neun Genen in den Plazentazellen. Von vier dieser Gene wurde bereits vermutet, dass sie in Zusammenhang mit Präeklampsie stehen könnten, die fünf anderen sind Neuentdeckungen. Eines dieser Gene, EPS8L1, war in allen Proben von Präeklampsie-Patientinnen hochreguliert. Es könnte demnach eine der Ursachen der Erkrankung sein. Diese Theorie hat das Team anschließend in weiteren Tests mit Plazenta-Zellkulturen überprüft.
Es zeigte sich: Das Gen EPS8L1 ist nur in den Trophoblasten aktiv – den Zellen, die in den ersten Tagen der Schwangerschaft die äußere Schicht der Blastozyste bilden und später zur Plazenta werden. Wenn das Gen durch die viralen Verstärker überaktiv ist, können sich die Trophoblasten weniger gut einnisten. Die Plazenta weist dadurch veränderte Blutgefäße, oxidativen Stress und Gewebeschäden auf, was später zu einer Präeklampsie führen kann. Wenn das Gen EPS8L1 hingegen vollständig ausgeschaltet wird, sterben die Trophoblasten und die Plazenta entwickelt sich ebenfalls falsch. Demnach ist das Gen für eine normale Funktion der Plazenta erforderlich und darf weder zu stark noch zu wenig aktiv sein, schließen die Biomediziner aus ihren Versuchen.
