Menschen mit einer Vorstufe des Diabetes haben ein unterschiedlich hohes Risiko, Typ-2-Diabetes zu entwickeln. Forschende des DZD haben mithilfe künstlicher Intelligenz epigenetische Marker identifiziert, die auf ein erhöhtes Erkrankungsrisiko hinweisen.
Prädiabetes bietet Menschen mit bereits leicht erhöhten Blutzuckerwerten ein wichtiges Zeitfenster, um der Entwicklung eines Typ-2-Diabetes und seiner Folgeerkrankungen gezielt entgegenzuwirken. Frühzeitige Lebensstilinterventionen wie eine ausgewogene Ernährung und mehr körperliche Aktivität können das Fortschreiten der Stoffwechselstörung verlangsamen oder sogar eine Remission ermöglichen – also die Rückkehr zu einer normalen Blutzuckerregulation.
Entscheidend dafür ist auch eine verlässliche Risikoabschätzung: Während einige Menschen nur ein geringes Erkrankungsrisiko haben, entwickeln andere mit hoher Wahrscheinlichkeit Diabetes und Komplikationen– und benötigen deutlich stärkere Interventionen, um hier gegenzusteuern.
Cluster mit unterschiedlich hohem Risiko
Frühere Studien des Deutschen Zentrums für Diabetesforschung (DZD) hatten gezeigt, dass sich Menschen mit Prädiabetes in sechs Cluster einteilen lassen, die sich deutlich im Stoffwechselprofil, im Krankheitsverlauf und im Komplikationsrisiko unterscheiden: drei mit moderatem und drei mit hohem Risiko für Typ-2-Diabetes und Komplikationen wie Nieren- und Herzkreislauf-Erkrankungen oder eine Fettleber. Die Zuordnung von Menschen zu diesen Clustern erfordert klinische Untersuchungen wie orale Glukosetoleranztests, detaillierte Insulinmessungen und bildgebende Verfahren.
Künftig könnte bereits eine einfache Blutprobe helfen, Personen frühzeitig zu erkennen, die besonders gefährdet sind, einen Typ-2-Diabetes und Folgeerkrankungen zu entwickeln.
Adobe Stock | Melati (generiert mit KI)
„Diese detaillierte Klassifikation ist sehr wertvoll, aber für die tägliche Routine zu aufwendig“, erklärt Dr. Meriem Ouni vom DZD-Partner Deutsches Institut für Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke (DIfE). „Deshalb wollten wir prüfen, ob sich die Risikogruppen auch mithilfe einfach zugänglicher Biomarker im Blut identifizieren lassen.“ An der Studie waren neben dem DIfE auch weitere DZD-Partner beteiligt: das Institut für Diabetesforschung und Metabolische Erkrankungen in Tübingen, das Deutsche Diabetes-Zentrum und das Paul Langerhans Institut in Dresden.
Epigenetische Signaturen machen Risikocluster sichtbar
Die Forschenden kombinierten Blutanalysen zur DNA-Methylierung mit modernen Methoden des maschinellen Lernens. Sie haben dafür Proben von Personen aus mehreren Studienkohorten mit bekanntem Prädiabetes-Risikoprofil untersucht.
Ihr Ergebnis: Mit 1.557 epigenetischen Markern im Blut sind sie in der Lage, Personen den Hochrisiko-Clustern mit einer Genauigkeit von etwa 90 Prozent korrekt zuzuordnen – auch in einer unabhängigen Validierungskohorte. Besonders bemerkenswert ist, dass viele dieser Marker clusterspezifisch sind und unterschiedliche biologische Signalwege widerspiegeln.
Viele der identifizierten Marker waren aus früheren epigenomweiten Studien bekannt. Sie sind mit Typ-2-Diabetes, mit chronischen Entzündungen sowie mit Herz- und Nierenerkrankungen assoziiert – und könnten die Heterogenität von Prädiabetes in weiten Teilen erklären.
Was ist Epigenetik?
Die Epigenetik ist eine Disziplin innerhalb der Genetik. Sie erforscht jene Eigenschaften von Genen, die nicht durch die DNA selbst, sondern durch deren Ablesebereitschaft in Erscheinung treten. Epigenetische Informationen werden durch verschiedene Biomoleküle vermittelt, die wie chemische Schlösser den Zugang zu bestimmten DNA-Sequenzen verwehren oder freigeben und so deren Aktivierbarkeit kontrollieren. Neben den Genen selbst bestimmt auch der epigenetische Code über unser Schicksal. Welcher epigenetische Code sich bei einem Menschen etabliert und ob er sich im Laufe des Lebens verändert, bestimmen neben körpereigenen Signalstoffen auch Aspekte der Lebensführung. Das DZD untersucht die Bedeutung epigenetischer Faktoren bei der Entstehung von Diabetes und Fettleibigkeit.
Perspektive: Einfacher Bluttest zur Risikobewertung
Die Ergebnisse zeigen, dass epigenetische Marker im Blut nicht nur den aktuellen Stoffwechselzustand widerspiegeln, sondern auch Hinweise auf den weiteren Krankheitsverlauf liefern. Langfristig könnte ein standardisierter Bluttest eine differenzierte Risikobewertung ermöglichen und Präventionsmaßnahmen gezielter steuern als bisher.
„Unser nächster Schritt ist deshalb, unsere Erkenntnisse in einen praxistauglichen Test zu überführen“, erklärt Ouni. Dafür soll zunächst die Zahl der Marker reduziert und anschließend ein spezieller Analyse-Chip entwickelt werden, der eine einfache und kosteneffiziente Identifikation von Prädiabetes-Risikoclustern in der Routinediagnostik ermöglicht.
Das Deutsche Zentrum für Diabetesforschung
Das Deutsche Zentrum für Diabetesforschung (DZD) e.V. ist eines der sechs Deutschen Zentren der Gesundheitsforschung, die vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) und den beteiligten Ländern zur Bekämpfung der wichtigsten Volkskrankheiten gegründet wurden. Es bündelt Expertinnen und Experten auf dem Gebiet der Diabetesforschung und verzahnt Forschung, Epidemiologie und klinische Anwendung. Ziel des DZD ist es, über einen neuartigen, integrativen Forschungsansatz einen wesentlichen Beitrag zur erfolgreichen, maßgeschneiderten Prävention, Diagnose und Therapie des Diabetes mellitus zu leisten.
Weitere Informationen: DZD | DZD - Deutsches Zentrum für Diabetesforschung
Wissenschaftliche Ansprechpartnerin:
Dr. Meriem Ouni
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