Wie kann man Gene mit Hilfe der Funktionellen Epigenetik effektiv regulieren? Ein Beispiel mit dem NQO1 Gen 🧬

Ich werde oft gefragt, wie man die funktionelle Epigenetik in der Praxis einsetzt. Das will ich versuchen anhand eines wichtigen Gens, der NQO1 mal anschaulich erklären. 

Das NQO1 Gen bietet vielseitige Vorteile bei Entgiftung, flankiert den oxidativen Schutz und mindert Entzündungen (1). Aber dazu später mehr … 

Eine wichtige Funktion innerhalb der Epigenetik ist die Regulierung von Genen (2). Als Informatiker nenne ich die Epigenetik gerne auch die “Software der Gene”.

Da es Software ist, kann man die (manchmal fehlerhaften Routinen) auch verändern oder “hacken” (das Wort wird gerne im Technologie Bereich benutzt). 

In unserem Kontext geht es um den Ansatz des “Biohackings” - per Definition ist dies 

“Biohacking: Der biologische, chemische oder technische Eingriff in Organismen mit dem Ziel der Veränderung und Verbesserung.” 

Es ist ein agiler und experimenteller Ansatz, der sich (idealerweise) die neuesten wissenschaftlichen Studien zu Nutze macht.

Biohacking ist nichts neues und wurde bereits vor mehr als 10 Jahren von Dave Asprey definiert. Seitdem hat sich innerhalb dieser Bewegung eine größere Community gebildet. Der Biohacking-Markt wurde im Jahr 2023 auf 23,9 Milliarden US-Dollar geschätzt und soll von 28,42 Milliarden US-Dollar im Jahr 2024 auf 67,9 Milliarden US-Dollar im Jahr 2032 wachsen, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 19,48 % während des Prognosezeitraums (2024–2032) entspricht (gemäß Market Research Future). Ich will das mal erwähnen, so dass jeder, der davon noch nicht viel gehört hat weiss, dass dies eine bedeutende globale Entwicklung ist und nicht ein kleines Hobby von ein paar Gesundheits-Enthusiasten.

Dass die epigenetische Regulierung von Genen eine solide wissenschaftliche Grundlage hat, ist gut erforscht und wird durch unzählige Studien validiert. Darüber schreibe ich auch in diesem Artikel, da dieses Wissen noch nicht weit verbreitet ist. 

Man kann sich den Ablauf bei der funktionellen Epigenetik in Bezug auf die epigenetische Genregulierung so vorstellen:

1. Wir nehmen uns ein Gen. Durch wissenschaftliche Studien verschaffen wir uns einen Überblick über dessen Funktion, aber auch mögliche Gen Variationen (sogenannte SNPs Single Nucleotide Polymorphismen), welche eine klinische Relevanz aufweisen.

2. Durch eine DNA-Analyse erhalten wir beim Patienten Klarheit, wie dieses Gen vererbt wurde und ob SNPs vorhanden sind.

3. Zusätzlich schauen wir uns innerhalb einer epigenetischen Anamnese an, ob das Gen vielleicht “schmutzig” ist. Selbst wenn ein Gen ordnungsgemäß vererbt wurde (ohne SNPs), kann es sich durch Umwelteinflüsse und Lifestyle so verhalten, als ob es ein SNP hätte (3) .

4. Jetzt gilt es, den aktuellen Zustand im Körper zu ermitteln. Dazu bedienen wir uns der Labordiagnostik innerhalb der funktionellen Medizin. Wir wollen genau wissen, wie sich die Ausprägung dieses Gens momentan auf die verschiedenen Systeme des Körpers auswirkt. 

5. Danach ist es an der Zeit, eine “Vogelperspektive” einzunehmen und das neu gewonnene Wissen in einem komplexeren Zusammenhang zu betrachten. Hier gilt es nun herauszufinden, wie sich eine Veränderung bei der Aussteuerung dieses Genes, sich auch auf andere Systeme möglicherweise auswirkt. 

6. Wenn Handlungsbedarf besteht, überlegen wir dann, wie wir therapeutisch durch Lifestyle Interventionen, Nährstoffen oder sonstigen therapeutischen Optionen eine integrative Therapie erstellen können, um auf epigenetischer Ebene die Gen-Regulierung des Gens (positiv) zu verändern, mit dem Ziel, eine positive Veränderung im Gesamtsystem zu erreichen. Hierbei müssen wir uns ganz konkret Wechselwirkungen mit anderen Genen, Nährstoffen oder auch Medikamenten anschauen.

7. Messen und Verlaufskontrolle, zurück zu Schritt 4. 

Man sieht schnell, wie viel Komplexität hier versteckt ist.

Da ich dieses Thema schon seit vielen Jahren praktiziere, habe ich mir im Laufe der Zeit einen gewissen Erfahrungsschatz aufgebaut, der mir dabei hilft, diesen Prozess effektiv zu durchlaufen. 

Ich will das mal an einem konkreten Beispiel etwas veranschaulich ...

Beispiel: Das NQO1 Gen

NQO1, häufig bezeichnet als Chinon Reduktase, kann viele giftige Substanzen abbauen, denen wir alle täglich begegnen. Sie spielt eine entscheidende Rolle in den Entgiftungsprozessen der Phase II des Körpers.

NQO1 hat die Fähigkeit, potentielle Karzinogene zu beseitigen, die von Tabakrauch, Diät und Östrogenstoffwechsel stammen (5).

Sie wirkt als Reduktionsmittel, was wichtig für die Fähigkeit des Körpers ist, bestimmte Substanzen leichter auszuscheiden.

NQO1 ist zusätzlich wichtig, wenn es um die Krebsprävention und Therapie geht (6).

NQO1 schützt die Zellen auch vor oxidativem Stress, indem es die antioxidativen Formen von Ubiquinon und Vitamin E aufrechterhält, sowie Sauerstoffradikale einfängt (7).

Genetische Varianten im NQO1-Gen können das Risiko für die Parkinson-Krankheit (8) erhöhen, und eine verminderte NQO1-Funktion ist mit einem erhöhten Risiko für die Alzheimer-Krankheit (9) verbunden, vor allem, wenn man Pestiziden oder viel Tabakrauch ausgesetzt ist. 

Verminderte Enzymaktivität hängt mit einem erhöhten Risiko für verschiedenen Krebsarten zusammen, wie zum Beispiel Brustkrebs (10), Darmkrebs (11) und Magen-Darm Krebs (12).

Generell kann sich der Radikalenstress im Körper erhöhen und dessen Auswirkungen auf unsere Zellen und Mitochondrien.

Funktionelle Epigenetik in Action: Epigenetische Genregulierung in 7 Schritten

Schritt 1: Das Gen, was wir uns anschauen wollen ist das NQO1 Gen. Wir verschaffen uns einen Überblick zu dem Gen (siehe weiter oben)

Zusätzlich lernen wir über die folgenden SNPs:

• rs1800566 / C609T: Der NQO1*2-Polymorphismus (rs1800566) ist das Ergebnis eines Basenpaarwechsels von C zu T an Position 609 (cDNA), der zu einem Aminosäureaustausch von Prolin zu Serin an Position 187 des Proteins führt. Der resultierende Phänotyp des NQO1*2-Polymorphismus ist das nahezu vollständige Fehlen eines funktionellen Proteins bei Individuen, die homozygot (bedeutet, dass das Erbgut einer Zelle zwei identische Allele, also zwei gleiche Kopien eines bestimmten Gens auf den beiden Chromosomen aufweist, die das Gen enthalten) für das mutierte Allel sind, während bei heterozygoten Individuen (mischerbig; in Bezug auf ein genetisches Merkmal unterschiedliche Anlagen besitzend) verringerte Mengen an funktionellem Protein beobachtet werden

• Andere relevante SNPs:

  • rs1131341

  • rs10517

  • rs689452

Schritt 2: In der DNA-Analyse erfahren wir, dass bei diesem Patienten in der Tat das C609T SNP vorhanden ist. 

Weiterhin erfahren wir, dass Die Variante ist ein C-zu-T-Übergang, der zu einer Prolin-Serin-

Aminosäuresubstitution am Codon 187 im Protein führt. Das Allelder Variante T führt zu einer verringerten enzymatischen Aktivität. Verglichen mit dem Wildtyp-CC-Genotyp weist die homozygote Variante (TT) nur 2%–4% der Chinonreduktaseaktivität auf (ist praktisch nicht vorhanden). Personen mit dem TT-Genotyp zeigen ein erhöhtes Risiko für die Entwicklung bestimmter Krebsarten, einschließlich Brustkrebs, Darmkrebs und Magen-Darm-Krebs, insbesondere wenn Sie Zigarettenrauch ausgesetzt sind. Der Polymorphismus wurde auch mit Benzol-Toxizität in Verbindung gebracht (5).

Schritt 3: In der epigenetischen Analyse stellen wir fest, dass dies tatsächlich ein Thema beim Klienten ist. Chronische Entzündungen sind bekannt. Eine hohe Belastung durch Toxine liegt vor (spektral-photometrisch gemessen).

Schritt 4: Wir führen umfangreiche funktionelle Labordiagnostik durch. In dem Fall interessieren uns Entzündungen, oxidativer Stress, so wie ein Status des Entgiftungssystems, aber auch allgemeine Standard Labor Werte.

Schritt 5: Jetzt schauen wir aus der Vogelperspektive auf die Situation. Wir sehen schnell, es besteht Handlungsbedarf. 

Die Empfehlung ist, die Phase 1 der Entgiftung etwas zu senken, indem wir versuchen, bestimmt Toxine aus der Umwelt zu vermeiden. Gerade Medikamente, Tabakrauch etc. sind hier problematisch. Die Empfehlung ist, weiterhin die Phase 2 der Entgiftung besser zu unterstützen. 

Schritt 6: Hier schauen wir uns nun das Gesamt Nährstoffprotokoll des Patienten / Klienten an und stellen fest, dass hier bereits einiges getan wird, um die Phase 2 der Entgiftung zu unterstützen. 

Konkret wird DIM, Sulforaphan, Resveratrol und Kurkuma empfohlen. In dem Fall könnte man etwas davon verwenden. Aber was genau, muss man gut abwägen. Der Patient / Klient nimmt Medikamente ein und hier müssen wir auch auf Wechselwirkungen achten. 

Das Redox System: Durch die Erhöhung von oxidativem Stress müssen wir überlegen, wie wir die gesamte Belastung durch Radikalen Stress weiter lindern können.

Können wir das NQO1 Enzym stabilisieren? 

Es wurde gezeigt, dass kleine Moleküle wie Riboflavin (B2) (13) und Dicumarol das NQO1*2-Protein stabilisieren und den proteasomalen Abbau verhindern.

Nrf2 (Nuclear Factor Erythroid 2-Related Factor 2) ist ein Transkriptionsfaktor, der die Expression von Antioxidans- und Entgiftungsgenen, einschließlich NQO1, reguliert (14). Wie können wir den Nrf2 erhöhen? 

Es gibt in der Regel viele Optionen, die man sich anschauen kann.

Das andere Problem ist, dass Medikamente in diesem Fall immer ein Problem darstellen, da diese entgiftet werden müssen und wir genau hier ja das Problem mit NQO1 haben. 

Schritt 7: Wir führen eine Verlaufskontrolle nach 2 Monaten durch und nehmen ggfls. Anpassungen vor. Dazu gehen wir zurück zu Schritt 4

Zusammenfassung

Man sieht recht schnell, wie komplex so etwas werden kann. Es ist auch ein kontinuierlicher Lernprozess, weil ständig neue Studien zu diesen Themen veröffentlicht werden. Hier muss man am Ball bleiben. 

Zum anderen gibt es keine medizinischen Leitlinien oder klare Richtlinien in Bezug auf die Genregulierung. Die Studienlage ist hilfreich, mögliche Optionen zu entdecken, die bereits in einem anderen Kontext erfolgreich (oder weniger erfolgreich) umgesetzt wurden. Es ist aber ein experimenteller Ansatz. Denn was bei dem einen funktioniert, muss nicht automatisch bei einem anderen funktionieren (und umgekehrt). Dafür ist unser Körper mit all seinen Systemen viel zu komplex aufgebaut. 

Ich hoffe, diese Übersicht und das Beispiel zeigt das Potential der epigenetischen Regulierung auf. Auch wenn vereinfacht dargestellt, kann man hier schnell das Potential erkennen, wenn man eine solche.

Bist du Therapeut oder Coach und möchtest diesen Ansatz erlernen, so dass du damit dein eigenes Portfolio an Methoden sinnvoll erweitern kannst? Dann schaue dir gerne mal meine 4-monatige Weiterbildung der funktionellen Epigenetik an. Vielleicht ist das für dich momentan eine gute Option?

Ich hoffe, dieser Artikel war hilfreich für dich! Gerne deine Fragen und Feedback als Kommentar hinterlassen.

Dein,

Reiner

Referenzen

1.  Pey AL, Megarity CF, Timson DJ. NAD(P)H quinone oxidoreductase (NQO1): an enzyme which needs just enough mobility, in just the right places. Biosci Rep. 2019 Jan 3;39(1):BSR20180459. doi: 10.1042/BSR20180459. PMID: 30518535; PMCID: PMC6328894.

2. Stephens KE, Miaskowski CA, Levine JD, Pullinger CR, Aouizerat BE. Epigenetic regulation and measurement of epigenetic changes. Biol Res Nurs. 2013 Oct;15(4):373-81. doi: 10.1177/1099800412444785. Epub 2012 Jun 3. PMID: 22661641; PMCID: PMC5839622.

3. Dirty Genes: A Breakthrough Program to Treat the Root Cause of Illness and Optimize Your Health, Ben Lynch Verlag, HarperCollins, 2018, ISBN 0062698206, 9780062698209

4. NQO1 - Wikipedia https://en.wikipedia.org/wiki/NAD(P)H_dehydrogenase_(quinone_1)

5. Smith MT. Benzene, NQO1, and genetic susceptibility to cancer. Proc Natl Acad Sci U S A. 1999 Jul 6;96(14):7624-6. doi: 10.1073/pnas.96.14.7624. PMID: 10393869; PMCID: PMC33590.

6. Oh ET, Park HJ. Implications of NQO1 in cancer therapy. BMB Rep. 2015 Nov;48(11):609-17. doi: 10.5483/bmbrep.2015.48.11.190. PMID: 26424559; PMCID: PMC4911202.

7. Ross D, Siegel D. The diverse functionality of NQO1 and its roles in redox control. Redox Biol. 2021 May;41:101950. doi: 10.1016/j.redox.2021.101950. Epub 2021 Mar 20. PMID: 33774477; PMCID: PMC8027776.

8. Luo S, Kang SS, Wang ZH, Liu X, Day JX, Wu Z, Peng J, Xiang D, Springer W, Ye K. Akt Phosphorylates NQO1 and Triggers its Degradation, Abolishing Its Antioxidative Activities in Parkinson's Disease. J Neurosci. 2019 Sep 11;39(37):7291-7305. doi: 10.1523/JNEUROSCI.0625-19.2019. Epub 2019 Jul 29. PMID: 31358653; PMCID: PMC6759025.

9. Chhetri J, King AE, Gueven N. Alzheimer's Disease and NQO1: Is there a Link? Curr Alzheimer Res. 2018;15(1):56-66. doi: 10.2174/1567205014666170203095802. PMID: 28164770.

10. Yang Y, Zhang Y, Wu Q, Cui X, Lin Z, Liu S, Chen L. Clinical implications of high NQO1 expression in breast cancers. J Exp Clin Cancer Res. 2014 Feb 5;33(1):14. doi: 10.1186/1756-9966-33-14. PMID: 24499631; PMCID: PMC3944477.

11. Gorący J, Bogacz A, Uzar I, Wolek M, Łochyńska M, Ziętek P, Czerny B, Cymbaluk-Płoska A, Modliborski P, Kamiński A. The Analysis of NADPH Quinone Reductase 1 (NQO1) Polymorphism in Polish Patients with Colorectal Cancer. Biomolecules. 2021 Jul 14;11(7):1024. doi: 10.3390/biom11071024. PMID: 34356648; PMCID: PMC8301863.

12. Jiang ZN, Ahmed SMU, Wang QC, Shi HF, Tang XW. Quinone oxidoreductase 1 is overexpressed in gastric cancer and associated with outcome of adjuvant chemotherapy and survival. World J Gastroenterol. 2021 Jun 14;27(22):3085-3096. doi: 10.3748/wjg.v27.i22.3085. PMID: 34168410; PMCID: PMC8192289.

13. Nagase M, Sakamoto M, Amekura S, Akiba S, Kashiba M, Yokoyama K, Yamamoto Y, Fujisawa A. Riboflavin compounds show NAD(P)H dependent quinone oxidoreductase-like quinone reducing activity. J Clin Biochem Nutr. 2023 Jul;73(1):52-60. doi: 10.3164/jcbn.22-140. Epub 2023 May 16. PMID: 37534093; PMCID: PMC10390810.

14. Shen J, Rasmussen M, Dong QR, Tepel M, Scholze A. Expression of the NRF2 Target Gene NQO1 Is Enhanced in Mononuclear Cells in Human Chronic Kidney Disease. Oxid Med Cell Longev. 2017;2017:9091879. doi: 10.1155/2017/9091879. Epub 2017 Jul 13. PMID: 28785379; PMCID: PMC5530440.

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