Validierung differentieller HECW2-DNA-Methylierung bei Alkoholabhängigkeit und deren potentielle Funktion als Biomarker für Diagnostik, Krankheitsschwere, Therapieansprechen und Rückfall

Abstract

Alkoholabhängigkeit ist eine schwerwiegende Erkrankung, die durch hohe Rückfallraten gekennzeichnet ist und wesentlich zur globalen Krankheitslast beiträgt. Zahlreiche Studien deuten darauf hin, dass epigenetische Mechanismen wie DNA-Methylierung (DNAm) als Schnittstelle zwischen genetischer Veranlagung und Umweltfaktoren für die Entstehung einer Alkoholabhängigkeit von Bedeutung sind und als Biomarker für dieses Krankheitsbild geeignet sein könnten. Eine epigenomweite Assoziationsstudie von Brückmann et al. (2017) identifizierte im Vergleich mit gesunden Kontrollprobanden 59 differentiell methylierte CpG-Dinukleotide in CD3+-T-Zellen bei alkoholabhängigen Patienten vor der Behandlung (Brückmann et al. 2017). Ziel der vorliegenden Studie war es, einen der wichtigsten Befunde dieser früheren Untersuchung, die Hypomethylierung des im Genkörper von HECW2 gelegenen CpG-Dinukleotids cg18752527 bei alkoholabhängigen Patienten vor und nach der Therapie in einer unabhängigen und größeren Kohorte sowie in leicht zugänglichem Probenmaterial (peripher-venöses Vollblut und Speichel) zu validieren. Darüber hinaus sollte die Entwicklung der HECW2-DNAm nach der Therapie – inklusive eines potentiellen Zusammenhangs mit der Rückfallwahrscheinlichkeit – sowie die potentielle Funktion als epigenetischer Biomarker für Diagnostik, Krankheitsschwere, Therapieansprechen und Rückfall untersucht werden. Hierzu wurde die HECW2-DNAm 68 alkoholabhängiger Patienten und 81 gesunder Kontrollprobanden in Vollblut und Speichel zu vier Zeitpunkten innerhalb eines Jahres (0, 1 bis 3 Wochen, 6 Monate und 12 Monate) mittels Pyrosequenzierung analysiert. Die Patienten durchliefen dabei zu Beginn des Studienzeitraums eine ein- bis dreiwöchige stationäre Entzugsbehandlung. Zusätzlich wurden die psychische Belastung, der Alkoholkonsum sowie das Alkoholverlangen mittels Fragebogen (SCL-90-R, AUDIT und OCDS) erfasst. Die Ergebnisse der Fragebogenauswertung bildeten die erwarteten Unterschiede zwischen Patienten und Kontrollprobanden ab, korrelierten jedoch weder in Blut noch in Speichel signifikant mit der DNAm der Patienten, sodass sich die HECW2-DNAm nicht als Biomarker für die Krankheitsschwere zu eignen scheint. Die Hypomethylierung alkoholabhängiger Patienten sowohl vor als auch nach der Entzugstherapie konnte in dieser Studie in Blut und Speichel validiert werden. Demnach könnte sich die HECW2-DNAm in einem Panel weiterer epigenetischer Marker als Biomarker für diagnostische Zwecke, nicht jedoch für das Therapieansprechen eignen. In Blut und Speichel persistierte die differentielle DNAm der Patienten zudem auch 6 Monate, in Blut zusätzlich 12 Monate nach Therapiebeginn, sodass eine längerfristige Veränderung angenommen werden kann. In Blut erwies sich außerdem das Alter aufgrund seiner Korrelation mit der DNAm der Kontrollprobanden als Störvariable. Die differentielle HECW2-DNAm der Patienten bestätigte sich jedoch als ein robuster Befund, der sich auch in einer daraufhin gebildeten Alterssubgruppe zeigte. Hinsichtlich des Komplexes Rückfall verdeutlichte die hohe Rückfallrate von 72.4 % innerhalb eines Jahres den dringenden Verbesserungsbedarf vorhandener Therapien bzw. die Entwicklung neuer therapeutischer Ansätze. Signifikante Unterschiede der HECW2-DNAm rückfälliger und nicht-rückfälliger Patienten konnten weder in Blut noch in Speichel festgestellt werden. Aufgrund einer hohen Abbruchrate unter den Patienten war die statistische Aussagekraft der Daten dieser Patientensubgruppen allerdings eingeschränkt. Eine abschließende Beurteilung der Eignung als Biomarker für Rückfall und die Rückfallwahrscheinlichkeit konnte daher nicht erfolgen. Eine weitere interessante Beobachtung stellten die gewebespezifischen Unterschiede der HECW2-DNAm in Bezug auf Spannweite, Standardabweichung und allgemeines Niveau dar. Große inter- und intraindividuelle Varianzen in Speichel sowie geringe absolute DNAm-Unterschiede zwischen Patienten und Kontrollprobanden v. a. in Blut erschweren den Einsatz als alleinigen Biomarker. Schließlich wurden mögliche zelluläre Funktionen von HECW2 im Zusammenhang mit den Pathomechanismen einer Alkoholabhängigkeit diskutiert. Die Ergebnisse dieser Studie ergänzen das wachsende Wissen über epigenetische Veränderungen bei Alkoholabhängigkeit und deuten darauf hin, dass HECW2 bei dieser Erkrankung eine Rolle spielt und die HECW2-DNAm als Biomarker für die Diagnostik geeignet sein könnte. Die Aufklärung der genauen Funktion dieses Gens im Kontext der Alkoholabhängigkeit stellt einen vielversprechenden Ansatzpunkt für zukünftige Studien dar.