Omkring 25.000 danskere lever med en medfødt hjertefejl – de er født hjertebørn. Hidtil har det været en gåde for forskere, hvordan gener og miljø påvirker hjertedannelsen, mens fosteret stadig ligger i sin mors mave.
Nu har danske forskere i et internationalt samarbejde kortlagt det komplekse netværk af gener, proteiner og miljøfaktorer, som er årsagen til, at der alene i Danmark bliver født omkring 600 børn med hjertefejl om året.
Resultatet af den nye forskning er netop offentliggjort i det velansete videnskabelige tidsskrift PNAS.
»Vi har opdaget en biologisk fællesnævner i det komplekse netværk af faktorer, der spiller ind under hjertedannelsen. På den måde kan vi se, hvordan mange forskellige genetiske fejl eller miljøfaktorer går ind fra forskellige steder og rykker ved de samme nødvendige processer for at danne et normalt hjerte. Med vores nye resultat, kan vi i fremtiden sikre bedre diagnostik og behandling til mennesker med medfødte hjertefejl,« fortæller professor Lars Allan Larsen fra Institut for Cellulær og Molekylær Medicin, Københavns Universitet.
Data fra mennesker, mus og zebrafisk inkluderet
\ Fakta
Hjertefejl er den mest hyppige misdannelsen blandt nyfødte. Nogle hjertefejl er så alvorlige, at barnet dør kort efter fødslen. Nogle børn med hjertefejl skal opereres kort efter fødslen for at overleve, mens andre børn skal opereres flere gange i løbet af barndommen for ikke at dø. Takket været forskningen i børnehjertesygdomme, kan mange hjertebørn med hjertefejl i dag se frem til at leve et næsten normalt liv. (Kilde: Børnehjertefonden)
Det nye forskningsresultat er kommet i hus ved, at forskerne har samlet store mængder genetisk data fra patientdatabaser om folk med hjertemisdannelser
Disse data blev suppleret af data fra forsøg med mus og zebrafisk, hvor forskere har undersøgt miljøfaktorernes indflydelse på dannelsen af hjertet.
»Vi kan nu se, hvordan genetiske fejl og miljøfaktorer, som forskellige teratogener (se faktaboks) - eksempelvis retinoidsyre, kan komme til udtryk på samme måde i en hjertefejl. En enkelt miljøfaktor kan påvirke et gen, som via forskellige signalveje ender med at berøre de samme essentielle proteiner, som en helt anden genetisk fejl også har indflydelse på. Hvis disse proteiner er nødvendige for, at der ikke opstår strukturelle fejl i hjertekamrene, bliver resultatet det samme,« forklarer en anden af hovedkræfterne bag den nye forskning, den danske ph.d. Kasper Lage, Director of Bioinformatics ved Harvard University.
Resultatet skabt ved hjælp af systembiologi
Forskere har i mange år forsøgt at finde den biologiske fællesnævner for udviklingen af hjertemisdannelser i fosterstadiet. Årsagen til, at det lykkedes netop nu, er det store arbejde med at benytte systembiologi (se faktaboks) til at beskrive komplekse biologiske processer.
\ Fakta
Teratogener er fællesbetegnelsen for stoffer, der kan ændre på væksten af et foster under fosterudviklingen. På den måde er rygning og alkohol også teratogener. Hjertemisdannelser er kædet sammen med stoffet retinoidsyre, der blandt andet bruges til at bekæmpe akne
Ofte finder forskere ét gen, der kan give én fejl. Men med systembiologi forsøger forskerne at beskrive samtlige processer, der indgår i et kompleks biologisk system og på den måde kortlægge, hvordan interaktionerne mellem forskellige gener og proteiner fungerer.
Dermed kan de se, hvordan flere gener kan give den samme fejl, eller hvordan ét gen kan give udslag i flere forskellige fejl.
Denne måde at anskue tingene på gør den nye forskning interessant i relation til andre sygdomme end udelukkende hjertesygdomme.
Forskere har nemlig lige så svært ved at knække koden til en lang række andre sygdomme, som også fremkommer som resultatet af mange genetiske og miljømæssige faktorer.
\ Fakta
Systembiologi er et forskningsfelt, hvor fokus er på hele biologiske systemer. Et vigtigt aspekt er at integrere mange forskellige slags data (f.eks. DNA-sekvenser, mRNA-ekspressionsdata, protein-protein interaktionsdata, osv.) for derved bedre at kunne angribe biologiske forskningsspørgsmål. (Kilde: DTU, Systembiologi)
»Resultaterne er også interessante i det brede perspektiv, da det er sandsynligt, at lignende sammenhænge gør sig gældende for sygdomme som skizofreni, autisme, diabetes og kræft,« fortæller professor Søren Brunak fra The Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research, Københavns Universitet.
»Muligheden for at se på interaktionerne mellem de forskellige genfejl hos den enkelte patient giver fremtidens læger en meget bedre mulighed for at tilrettelægge og individualisere behandling,« siger Lars Allan Larsen.
Forskningsprojektet er støtte af Hjerteforeningen, Novo Nordisk Fonden og Danmarks Grundforskningsfond og inkluderer forskere fra Københavns Universitet, Danmarks Tekniske Universitet, Massachusetts General Hospital, Boston, Harvard Medical School, Massachusetts Institute of Technology (MIT), Brigham and Women’s Hospital, Boston, og Children’s Hospital, Boston.
