Immungenetische Forschung im Kampf gegen Blutkrebs: DKMS-Labor erhält “Best Research Paper of 2019 Award”

Das DKMS Life Science Lab in Dresden, ein Tochterunternehmen der Stammzellspenderdatei DKMS, hat den „Best Research Paper of 2019 Award“ für die einflussreichste wissenschaftliche Publikation im Fachjournal Human Immunology erhalten. Verliehen wird der Preis alljährlich von der international renommierten American Society of Histocompatibility and Immunogenetics (ASHI).

Die DKMS ist vor allem bekannt als weltweit größte Stammzellspenderdatei. Doch das Engagement der gemeinnützigen Organisation reicht weit über das Registrieren potenzieller Stammzellspender:innen hinaus: Im Kampf gegen Blutkrebs treibt die DKMS mit eigenen Forschungsprojekten auch den medizinisch-wissenschaftlichen Fortschritt voran. Das DKMS Life Science Lab, wo täglich bis zu 7.000 Wangenabstrich-Proben potenzieller Stammzellspender:innen analysiert werden, nimmt dabei eine Schlüsselposition ein.

Die preisgekrönte Arbeit mit dem Titel „Patterns of non-ARD variation in more than 300 full-length HLA-DPB1 alleles“ (doi.org/10.1016/j.humimm.2018.05.006) beschäftigt sich mit bisher wenig untersuchten Regionen eines bestimmten HLA-Merkmals (human leukocyte antigene). HLA-Merkmale bilden eine Art Signatur der Zellen, die dem Körper bei einer Stammzelltransplantation signalisiert, ob es sich um körpereigenes oder körperfremdes Material handelt. Damit es nicht zu Abstoßungsreaktionen kommt, müssen die HLA-Merkmale nicht verwandter Spender:innen und Patient:innen möglichst genau übereinstimmen. „Deshalb ist es ungeheuer wichtig, möglichst viel über die Beschaffenheit von HLA-Merkmalen zu wissen“, weiß Dr. Gerhard Schöfl, Leiter der Abteilung Bioinformatik im DKMS Life Science Lab. „Jede neue Entdeckung ist ein Schritt hin zu unserem Ziel, Stammzelltransplantationen erfolgreicher und sicherer zu machen.“

Tiefe Einblicke in wenig beachtete Regionen

Er und sein Team geben sich deshalb mit dem Status quo nicht zufrieden, sondern dringen mit ihrem Forschergeist immer weiter in unbekannte Gefilde der Immungenetik vor – so auch im Falle des HLA-DPB1-Gens: Im Rahmen der HLA-Typisierung von Stammzellspender:innen spielte bisher nur ein bestimmter Teil dieses Gens, das DPB1-Exon 2, eine Rolle. Von dieser Region weiß man schon länger, dass sie für die Spenderzuordnung wichtig ist. „Wir haben uns nun die vollständige Gensequenz sehr genau angeschaut“, erklärt Steffen Klasberg, Senior Bioinformatiker und Erstautor der erfolgreichen Publikation.

Dabei nahmen die Forscher:innen insbesondere zwei Gruppen von Varianten (Allelen) des HLA-DPB1-Gens ins Visier, die eine schon bekannte Besonderheit aufweisen: Obwohl beide auf der Allel-Ebene nahezu gleich erscheinen, sind die Merkmale der einen Gruppe hoch und die der anderen niedrig exprimiert. Das bedeutet: Die beiden basieren zwar auf derselben genetischen Grundlage, treten aber als unterschiedliche Phänotypen in Erscheinung. Warum das so ist, ist noch unbekannt. Beim tiefen Blick in die Sequenzdaten entdeckten die Wissenschaftler:innen nun zwei Elemente innerhalb der Gensequenz, die dieses Rätsel möglicherweise entschlüsseln könnten.

Sie fanden heraus, dass eine bekannte Mikrosatellitenregion, die eine große Anzahl von sich wiederholenden DNA-Sequenzen trägt, sich in ihrer Länge zwischen den beiden Allelgruppen unterscheidet. Man weiß bereits, dass diese Art von Wiederholungen einen Einfluss auf die Expression eines Gens haben kann. Darüber hinaus beobachteten Klasberg et al. auch einen interessanten Polymorphismus. Polymorphismen können in verschiedenen Allelvarianten unterschiedliche DNA-Basen an einer Position tragen. Die betreffende Position im HLA-DPB1-Gen befindet sich in einem CTCF-Element. CTCF-Elemente sind Regionen, die in der Lage sind, den Transkriptionsfaktor CTCF zu binden, der wiederum die Genexpression reguliert. Dies könnte durchaus ein Grund für die unterschiedlichen Expressionsniveaus zwischen den Allelgruppen sein. Folgestudien zu diesem Thema sind bereits geplant.

„Wir freuen uns schon jetzt auf weitere Arbeiten, die Sie in Zukunft einreichen werden“, sagte William H. Hildebrand, PhD, D(ABHI), Präsident der American Society of Histocompatibility and Immunogenetics. Zum „Best Paper Award“ gratulierte er den Preisträgern herzlich.

Zwei Sequenziermethoden für optimale Ergebnisse

Für die Charakterisierung der DPB1-Sequenzen nutzten die Expert:innen des DKMS Life Science Lab zwei verschiedene Sequenziermethoden: Die Illumina Shotgun-Sequenzierung und die PacBio Long-Read-Sequenzierung. „Die beiden Methoden ergänzen einander perfekt. Wir nutzen ihre jeweiligen Stärken und können auf diese Weise auch lange Gensequenzen in höchster Qualität auslesen“, so Klasberg. Auch zu dieser Weiterentwicklung hat das Forscherteam um Klasberg und Dr. Schöfl vor Kurzem eine Studie (doi.org/10.1111/tan.13057) veröffentlicht.

Innovationen für die ganze Welt

Von derartigen Innovationen des DKMS Life Science Lab profitieren Wissenschaftler:innen, Ärzt:innen und Patient:innen weltweit: Jede HLA-Merkmalsvariante, die im DKMS Life Science Lab neu entdeckt und in voller Länge charakterisiert wird, stellen die Forscher:innen anschließend der internationalen Referenzdatenbank für HLA-Merkmale zur Verfügung. Das bedeutet: Sie können für den Abgleich von Patient:innen und Spender:innen bei der weltweiten Spendersuche genutzt werden – unentgeltlich und in höchster Qualität. Allein im Jahr 2020 hat das DKMS Life Science Lab auf diese Weise rund 1.300 bis dahin unbekannte HLA-Merkmalsvarianten beigesteuert.

Originalpublikationen

Steffen Klasberg, Kathrin Lang, Marie Günther, Grit Schober, Carolin Massalski, Alexander H Schmidt, Vinzenz Lange, Gerhard Schöfl: Patterns of non-ARD variation in more than 300 full-length HLA-DPB1 alleles. Hum Immunol. 2019 Jan;80(1):44-52. doi: 10.1016/j.humimm.2018.05.006. Epub 2018 Jun 4.

V Albrecht, C Zweiniger, V Surendranath, K Lang, G Schöfl, A Dahl, S Winkler, V Lange, I Böhme, A H Schmidt: Dual redundant sequencing strategy: Full-length gene characterisation of 1056 novel and confirmatory HLA alleles. HLA. 2017 Aug;90(2):79-87. doi: 10.1111/tan.13057.

Quelle: Pressemitteilung DKMS - Medizin & Wissenschaft 08/2021