Metabolische Programmierung von DNA-Methylierungsmustern durch Schwangerendiabetes

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Haaf
• Fachliche Zuordnung: Humangenetik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 239764676

Die epidemieartige Zunahme von Typ 2-Diabetes und Adipositas in Industrieländern ist durch Überernährung und körperliche Inaktivität allein nicht zu erklären. Es gibt zunehmende Evidenz, dass pränatale Umwelteinflüsse, wie z.B. die Hyperglykämie bei mütterlichem Gestationsdiabetes mellitus (GDM) den Stoffwechsel des Feten für das spätere Leben fehlprogrammieren und so das Risiko für komplexe metabolische Erkrankungen im Erwachsenenalter erhöhen. Die Mechanismen dieser fetalen Programmierung sind noch weitgehend unklar. Es ist aber plausibel, dass epigenetische Veränderungen, z.B. in der DNA-Methylierung von metabolischen Genen dabei eine entscheidende Rolle spielen. Wir wollen zunächst in einem hypothesenfreien Ansatz die Epigenome von neugeborenen Kindern von Müttern mit und ohne GDM vergleichen. Dazu werden Nabelschnurblut und fetale Plazenta von 24 Schwangerschaften mit diätetisch behandeltem GDM, 24 mit insulinpflichtigem GDM und 48 ohne GDM mit Illumina Infinium HumanMethylation450 BeadChips analysiert. Durch bioinformatorische Analysen werden Gene und Pathways identifiziert, die einen signifikanten Gruppenunterschied zeigen. Der Effekt von Confounding Factors, insbesondere der mütterlichen Adipositas wird dabei beachtet. Die besten Kandidaten¬gene (nach in silico Priorisierung) aus der genomweiten Methylierungsanalyse werden dann in einer unabhängigen Kohorte von mindestens 100 unabhängigen GDM-Schwangerschaften und 100 Kontrollen validiert. Dazu werden die Methylierung der im Chip auffälligen Genregionen mit Bisulfit-Pyrosequenzierung und die Expression der von diesen Regionen regulierten Transkripte mit realtime RT-PCR quantifiziert. Für besonders interessante Kandidatengene, wie z.B. das von uns bereits identifizierte, für den Adipocyten-Metabolismus wichtige MEST-Gen, wird eine hochauflösenden Methylierungs- und Expressionsanalyse von verschiedenen Regionen/Transkripten durchgeführt. Dazu werden sowohl primäre Zelltypen (aus Nabelschnurblut, Plazenta, adultem Blut und Fettgewebe) alsauch aus mesenchymalen Stammzellen des Fettgewebes differenzierte Zelltypen benutzt. Durch oxidative Bisulfit-Pyro¬sequenzierung soll die Rolle von 5-Hydroxymethylcytosin bei der metabolischen Programmierung der identifizierten Kandidatengene untersucht werden. Unsere Untersuchungen werden zeigen, welche Effekte mütterlicher Diabetes und/oder Adipositas auf das Epigenom der Nachkommen haben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Personen: Dr. Harald Lehnen; Professor Ulrich Zechner, Ph.D.