Alte DNA ermöglicht früheste genetische Diagnose einer seltenen Krankheit

Ein Forschungsteam unter Leitung der Universität Wien und des Universitätsklinikums Lüttich hat bei der Untersuchung von zwei mehr als 12.000 Jahre alten Skeletten genetische Varianten identifiziert, die auf eine seltene erbliche Wachstumsstörung hindeuten. Durch die Analyse alter DNA in Kombination mit moderner klinischer Genetik konnten die Forschenden die Erkrankung bei zwei eng verwandten Menschen diagnostizieren, die gemeinsam in Süditalien bestattet worden waren. Die Studie erschien im New England Journal of Medicine und zeigt, dass die Paläogenomik heute nicht nur die Entwicklung früher Bevölkerungen rekonstruieren kann, sondern auch die Diagnose seltener genetischer Erkrankungen bei Menschen aus prähistorischer Zeit ermöglicht.

Ausgangspunkt der Untersuchung war ein Doppelgrab aus der späten Altsteinzeit in der Grotta del Romito in Süditalien, das bereits 1963 entdeckt wurde und die Forschung seither beschäftigt. Auffällige Skelettmerkmale und die ungewöhnliche Bestattungsart führten über Jahrzehnte zu Diskussionen über die Verwandtschaft der beiden Bestatteten und die Ursachen ihrer geringen Körpergrößen.

Ein außergewöhnliches Doppelgrab

Die beiden Menschen wurden in einer Umarmung bestattet: "Romito 2", ein bisher als männlich klassifizierter Jugendlicher, wies deutlich verkürzte Arme und Beine auf und lag in den Armen von "Romito 1", einer erwachsenen Frau. An den Skeletten fanden sich keine Hinweise auf Gewalteinwirkung. Die Körpergröße von Romito 2 wird auf rund 110 Zentimeter geschätzt, was zu einer seltenen Störung des Knochenwachstums passt (akromesomelische Dysplasie). Anhand der Knochen allein ließ sich diese Diagnose jedoch nicht sicherstellen. Auch Romito 1 war mit etwa 145 Zentimetern kleiner als für diese Zeit üblich. Über Jahrzehnte diskutierten Forschende das Geschlecht und die Verwandtschaft der Bestatteten sowie die Frage, ob eine gemeinsame Ursache hinter dem Kleinwuchs stecken könnte.

Über die Studie

Für die genetischen Analysen nutzte das Forschungsteam DNA aus dem Felsenbein des Schläfenknochens – einer Region, in der sich Erbmaterial besonders gut erhält. Die Auswertung ergab, dass die beiden Individuen eng miteinander verwandt waren. Anschließend untersuchten die Forschenden Gene, die für das Knochenwachstum wichtig sind, und glichen die gefundenen Varianten mit heutigen klinischen Daten ab. An der Studie arbeitete ein internationales Team, das Paläogenomik, klinische Genetik und physische Anthropologie kombinierte, darunter Forschende der Universität Wien sowie Partnerinstitutionen in Italien, Portugal und Belgien.

Früheste genetische Diagnose beim Menschen

Die genetischen Analysen zeigten, dass beide Individuen weiblich und erstgradig verwandt waren – höchstwahrscheinlich Mutter und Tochter. Bei Romito 2 fanden die Forschenden zwei veränderte Kopien des NPR2-Gens, das eine zentrale Rolle beim Knochenwachstum spielt. Damit bestätigte sich die Diagnose einer akromesomelischen Dysplasie vom Maroteaux-Typ – einer sehr seltenen erblichen Erkrankung, die zu starkem Kleinwuchs und deutlich verkürzten Gliedmaßen führt. Romito 1 trug nur eine veränderte Kopie desselben Gens, was mit einer milderen Form von Kleinwuchs einhergeht.

Seltene Erkrankungen in der Menschheitsgeschichte

Ron Pinhasi von der Universität Wien, Co-Leiter der Studie, sagt: "Mit der Analyse alter DNA können wir heute gezielt nach genetischen Veränderungen bei Menschen aus der Vorgeschichte suchen. So lässt sich nachvollziehen, wie weit seltene genetische Erkrankungen in der Menschheitsgeschichte zurückreichen – und möglicherweise entdecken wir dabei auch bislang unbekannte Varianten." Daniel Fernandes von der Universität Coimbra, Erstautor der Studie, ergänzt: "Dass beide Personen weiblich und eng verwandt waren, macht diese Bestattung zu einer Art genetischer Familiengeschichte. Der mildere Kleinwuchs der älteren Frau lässt sich wahrscheinlich dadurch erklären, dass sie nur eine veränderte Genkopie trug. So sehen wir, wie sich dieselbe genetische Veränderung innerhalb einer prähistorischen Familie unterschiedlich ausgewirkt hat." Die Ergebnisse sind auch für die heutige Medizin von Bedeutung, betont Adrian Daly vom Universitätsklinikum Lüttich, ebenfalls Co-Leiter der Studie: "Seltene genetische Erkrankungen sind kein modernes Phänomen, sondern begleiten die Menschheit schon sehr lange. Wenn wir ihre Geschichte besser verstehen, können wir solche Erkrankungen auch heute leichter erkennen."

Hinweise auf soziale Fürsorge

Trotz schwerer körperlicher Einschränkungen erreichte Romito 2 das Jugend- oder Erwachsenenalter. Das deutet darauf hin, dass sie in ihrer Gemeinschaft über längere Zeit Unterstützung erhielt. Alfredo Coppa von der Sapienza-Universität Rom, ebenfalls Co-Leiter der Studie, sagt: “Wir gehen davon aus, dass ihr Überleben nur möglich war, weil ihre Gruppe sie dauerhaft unterstützte – etwa bei der Nahrungsbeschaffung und bei der Fortbewegung in einer anspruchsvollen Umgebung.”

Publikation in New England Journal of Medicine:

Pinhasi et. al.: A 12,000-Year-Old Case of NPR2-Related Acromesomelic Dysplasia
DOI: 10.1056/NEJMc2513616 

Zusammenfassung

• Analysen alter DNA zeigten, dass zwei gemeinsam bestattete Menschen aus Süditalien eng miteinander verwandt waren – wahrscheinlich Mutter und Tochter.
• Bei der jüngeren Person bestätigten zwei veränderte Kopien des NPR2-Gens die Diagnose einer akromesomelischen Dysplasie (Maroteaux-Typ) mit starkem Kleinwuchs und deutlich verkürzten Gliedmaßen. Die ältere Person trug nur eine veränderte Kopie dieses Gens, die mit milderem Kleinwuchs zusammenhängt.
• Die Ergebnisse belegen, dass seltene genetische Erkrankungen bereits in prähistorischen Populationen vorkamen und heute mithilfe der Paläogenomik untersucht werden können.
• Das Überleben der jüngeren Person trotz schwerer körperlicher Einschränkungen deutet auf soziale Unterstützung und Fürsorge innerhalb ihrer Gemeinschaft hin.

Über die Universität Wien: 

Die Universität Wien setzt seit über 650 Jahren Maßstäbe in Bildung, Forschung und Innovation. Heute ist sie unter den Top 100 und damit den Top 4 Prozent aller Universitäten weltweit gerankt sowie in aller Welt vernetzt. Mit über 180 Studien und mehr als 10.000 Mitarbeitenden ist sie einer der größten Wissenschaftsstandorte Europas. Hier treffen Menschen aus unterschiedlichsten Disziplinen zusammen, um Spitzenforschung zu betreiben und Lösungen für aktuelle und künftige Herausforderungen zu finden. Ihre Studierenden und Absolvent*innen gehen mit Innovationsgeist und Neugierde komplexe Herausforderungen mit reflektierten und nachhaltigen Lösungen an.