Neuer Forschungshorizont: Chemische Umwelteinflüsse und Gesundheit

19.06.2019

Die Entschlüsselung des menschlichen Genoms war mit großen Erwartungen verbunden. Man dachte, man halte damit den Generalschlüssel für die Behandlung von Krebs oder neurodegenerativen Krankheiten in den Händen. Heute weiß man, dass Umweltfaktoren wie die Lebensweise und Ernährung, über die der Mensch unterschiedlichste Moleküle aufnimmt, ein deutlich größeres Gewicht bei der Krankheitsentstehung haben als die pure Genetik. Die uns umgebende Chemikalienwolke und ihren Einfluss auf die Gesundheit zu entschlüsseln, ist die große Vision einer neuen Forschungsrichtung: der "Exposom"-Forschung.

Von Benedikt Warth

Die Untersuchung des Exposoms – also der Gesamtheit aller relevanten Umwelteinflüsse, denen wir von der Zeugung bis zum Tod ausgesetzt sind - ist ein ambitioniertes Vorhaben. Es ist mit den heute zur Verfügung stehenden Methoden auch nur schwer vorstellbar, diesen ganzheitlichen Ansatz zu verfolgen: Sind doch die auf uns wirkenden Umwelteinflüsse enorm vielfältig und dynamisch. Das große Vorhaben eröffnet aber neue Möglichkeiten und Denkansätze.

Dahinter verbirgt sich der Gedanke verstehen zu wollen, wie Umweltchemikalien, Lebensmittelkontaminanten, Medikamentenrückstände und andere Stoffe, denen wir chronisch oder temporär ausgesetzt sind, biologisch, toxikologisch und vor allem auch in Kombination miteinander in unserem Körper wirken. Man will umfassend untersuchen, wie sich die Umwelteinflüsse auf die Entstehung chronischer Krankheiten wie Krebs, Alzheimer oder Multiple Sklerose auswirken.

Genetik erklärt nur kleinen Teil

Trotz jahrzehntelanger, kostenintensiver Forschung verstehen wir die Zusammenhänge, die zur Entstehung dieser Volkskrankheiten führen, nach wie vor häufig nur unzureichend. Viele Erkrankungen wurden aufgrund der fortgeschrittenen Technologie bisher vor allem mit genetischen Methoden untersucht. Die Genetik kann jedoch meist nur einen relativ kleinen Teil des Krankheitsrisikos tatsächlich erklären.

Große Meta-Studien zeigen, dass 10 bis 30 Prozent des Risikos für eine chronische Krankheit vom Genom determiniert ist, während der Rest durch Umwelteinflüsse im weitesten Sinne verursacht wird. Dies eröffnet langfristig neue Perspektiven, wie man das individuell persönliche, aber auch das populationsweite Krankheitsrisiko durch personalisierte Prävention senken kann.

Viele Moleküle simultan nachweisen

Hier setzt unsere Exposom-Forschung an der Fakultät für Chemie der Universität Wien an: Wir wollen einerseits besser verstehen, welche Kontaminanten sich, vor allem in Kombination miteinander, negativ auswirken können. Andererseits wollen wir untersuchen, wie man mithilfe bioaktiver Chemikalien aktiv gegensteuern kann.

Unser Ausgangspunkt sind verbreitete Lebensmittelkontaminanten, Schimmelpilzgifte, Fremdöstrogene (z.B. Bisphenol A oder Parabene) sowie Pflanzenhormone, wie wir sie etwa besonders über vegane oder vegetarische Diät aufnehmen. In einem ersten Schritt liegt das Ziel insbesondere darin, unsere Belastung gegenüber zahlreichen dieser Moleküle simultan in menschlichen Proben wie Urin, Plasma und Muttermilch durch Human-Biomonitoring nachweisen zu können. Dazu entwickeln wir neuartige analytische Methoden auf Basis der Massenspektrometrie.

Unser Ausgangspunkt sind verbreitete Lebensmittelkontaminanten, Schimmelpilzgifte, Fremdöstrogene sowie Pflanzenhormone.

Von den rund 100 Millionen bisher beschriebenen chemischen Verbindungen ist nur ein Bruchteil für unsere Gesundheit tatsächlich relevant – abhängig davon, wo und wie man lebt, sind es schätzungsweise ein paar hundert oder tausend. Auch wenn neue analytische Ansätze es bereits ermöglichen, Hunderte von Chemikalien auf einmal zu messen, muss man hier zwischen den wichtigen und weniger gesundheitsrelevanten Chemikalien differenzieren. Ein oftmals schwieriger Graubereich.

Analytik und Datenauswertung sind in Kombination ein wichtiger Schlüssel, um mehr über das Exposom und seine Wirkung auf unsere Gesundheit zu erfahren. Ziel muss es dabei sein, die Datenauswertung besser zu automatisieren, um Methoden mit hohem Probendurchsatz zu entwickeln, die man dann in großen epidemiologischen Studien einsetzen kann.

Wissen über Krankheiten verbessern

Auch international wird der neuartigen Disziplin "Exposomics" immer mehr Bedeutung zugemessen: Im aktuellen EU-Forschungsrahmenprogramm gab es gerade einen großen Förder-Call und auch in den USA und Asien wird viel in diese Richtung investiert.

Warum wirkt ein Medikament bei einem Menschen und bei einem anderen nicht?

Warum wirkt ein Medikament bei einem Menschen und bei einem anderen nicht? Warum erkrankt ein Mensch an einer Krankheit und der nächste, trotz ähnlicher Exposition, nicht? Wie agieren Genom und Exposom hier miteinander? Es sind einige der Leitfragen, die die Forschung antreibt. Nach wie vor stehen wir am Anfang der Exposom-Forschung. Aber ich freue mich schon jetzt darauf, in 20 Jahren zurückzublicken und zu sehen, welche Fortschritte wir hier gemeinsam erzielen konnten. Wenn man zurückdenkt, welche Technologien im Jahre 1999 in diesem Forschungsgebiet zur Verfügung standen, stimmen mich die Entwicklungen und der große Wissenszuwachs seit damals auch im ambitionierten Bereich Exposomics sehr zuversichtlich.


Assoz. Prof. Dr. Benedikt Warth leitet die Arbeitsgruppe Global Exposomics & Biomonitoring (https://exposomics.univie.ac.at) am Institut für Lebensmittelchemie und Toxikologie der Fakultät für Chemie, Universität Wien.


  • SAVE THE DATE - UMWELT IM GESPRÄCH, 5. November 2019, 19 Uhr im NHM Wien

"In der Chemikalien-Wolke: Umwelteinflüsse und unsere Gesundheit": Benedikt Warth sowie Doris Marko, Professorin und Leiterin des Instituts für Lebensmittelchemie und Toxikologie, werden am 5. November ihre Forschung näher vorstellen und gemeinsam mit weiteren ExpertInnen und dem Publium diskutieren. Nähere Infos und Anmeldung in Kürze hier.


  • VIDEOS - ZUM NACHSCHAUEN: "Leben auf Kosten der Natur"

... und Möglichkeiten des Handelns - darüber diskutierten ExpertInnen am 26. März 2019 im NHM Wien: Video auf YouTube (7 Min.) & Video Impulsvortrag (13 Min.)

UMWELT IM GESPRÄCH ist eine Veranstaltungreihe des Forschungsnetzwerkes Umwelt der Universität Wien in Zusammenarbeit mit dem NHM Wien.


Exposom-Forscher Benedikt Warth von der Fakultät für Chemie der Universität Wien
Am 5. November 2019 findet zu diesem Thema ein UMWELT IM GESPRÄCH statt: umwelt.univie.ac.at - Videos zu vorhergehenden Diskussionen sind unter der UNIVIE Playlist "Umwelt im Gespräch" auf YouTube abrufbar (s.u.).