Wollen Sie wissen, ob es Natur oder Veranlagung ist? Schauen Sie sich Zwillinge an

Als der Astronaut Scott Kelly im März 2015 die Erde für ein Jahr auf der Internationalen Raumstation (ISS) verließ, ließ er ein wertvolles Forschungsinstrument zurück – seinen Zwillingsbruder Mark.

Seit der erste menschliche Kosmonaut 1961 ins All flog, haben Wissenschaftler nach Wegen gesucht, um die Auswirkungen der Raumfahrt auf den menschlichen Körper besser zu verstehen. Die Kelly-Brüder, die beide Astronauten sind, bieten eine einzigartige und spannende Forschungsmöglichkeit. Da sie eineiige Zwillinge sind, stimmt ihre DNA so gut überein, wie es bei zwei Menschen nur möglich ist. Der Vergleich der Biologie von Scott und Mark – einschließlich ihrer DNA – vor Scotts Abreise zur ISS und im Laufe des Jahres, in dem er weg war, ermöglichte es den Forschern, die biologischen Veränderungen zu ermitteln, die durch das Leben im Weltraum verursacht werden können.

Die Kellys sind ein hervorragendes Beispiel dafür, wie Zwillingsstudien das wissenschaftliche Verständnis der Beziehung zwischen der menschlichen DNA und der individuellen Umgebung beschleunigen können, und wie diese Beziehung zu Gesundheit, Alterung, Verhalten und Krankheit beiträgt. Eineiige Zwillinge beginnen ihr Leben mit nahezu identischer DNA, so dass die zwischen ihnen beobachteten Unterschiede wahrscheinlich auf ihr Umfeld zurückzuführen sind – d. h. auf individuelle Lebensstilfaktoren wie Ernährung, Bewegung, Stress, Beziehungen und Wohnort. Dies war bei den Kelly-Zwillingen während Scotts Jahr im Weltraum der Fall. Zweieiige Zwillinge hingegen beginnen ihr Leben ebenfalls in einer identischen Umgebung, teilen aber nur etwa 50 Prozent ihrer DNA (ähnlich wie Nicht-Zwillingsgeschwister). Daher sind alle Unterschiede zwischen ihnen auf eine kompliziertere Mischung aus Genetik und Umwelt zurückzuführen.

Wissenschaftliche Erkenntnisse aus Zwillingsstudien – einschließlich eines besseren Verständnisses der Ursachen bestimmter menschlicher Verhaltensweisen und Krankheiten – können zu einer verbesserten Krankheitsvorbeugung sowie zu neuen Behandlungen führen, von denen Zwillinge und Nicht-Zwillinge gleichermaßen profitieren.

Die Hilfe von Zwillingen auflisten

Im Jahr 1875 wurde Francis Galton, ein Verwandter von Charles Darwin, der erste bekannte Wissenschaftler, der Zwillinge in der Forschung einsetzte. Galton prägte den Begriff „nature vs. nurture“ (Natur gegen Erziehung) und untersuchte Zwillinge, um die Auswirkungen der beiden Faktoren herauszufinden.

1955 begann die National Academy of Sciences-National Research Council (NAS-NRC) in den USA mit der Erstellung eines freiwilligen Registers für eineiige und zweieiige Zwillinge. Dieses Register, das sich an Veteranen der US-Streitkräfte richtete, weil deren Adressen und Mortalitätsdaten leicht verfügbar waren, umfasste schließlich etwa 20 000 Personen. Es hat in den letzten 65 Jahren Zwillingspersonen für viele wichtige gesundheitliche und medizinische Studien zur Verfügung gestellt.

Dazu gehört eine bahnbrechende Studie des National Heart Lung and Blood Institute (NHLBI) aus dem Jahr 1977, in der eine Untergruppe von Zwillingspaaren aus dem NAS/NRC-Register untersucht wurde, um festzustellen, wie Genetik und Umwelt bestimmte Risikofaktoren für Herz-Kreislauf-Erkrankungen beeinflussen. Eine 1992 vom NHLBI in Zusammenarbeit mit Forschern des Center for Health Sciences am SRI International durchgeführte Studie nutzte dieselbe Untergruppe von Zwillingspaaren, um die Auswirkungen der Genetik auf das Rauchverhalten zu untersuchen. Andere Zwillingsstudien haben wichtige Informationen über die genetischen Grundlagen von Krankheiten wie Osteoarthritis, Katarakt und Anorexia nervosa geliefert.

SRI’s Twin Research Registry

Im Jahr 1995 begannen SRI-Forscher mit der Rekrutierung von Zwillingen für ein neues, in Nordkalifornien ansässiges Register. Diese Forscher hatten bereits wichtige Gesundheitsstudien mit Zwillingen durchgeführt, darunter eine NHLBI-Studie, die zu einem Artikel im New England Journal of Medicine führte, in dem genetische Einflüsse auf das Rauchen beschrieben wurden. Im Anschluss an diese Forschungsarbeiten wollten Dr. Gary Swan und seine Kollegen am SRI ein eigenes Register für erwachsene Zwillinge einrichten, um die Faktoren, die die Nikotinabhängigkeit und den Nikotinstoffwechsel beim Menschen beeinflussen, eingehender zu erforschen.

Das SRI-Team startete eine Werbekampagne, um Zwillinge zu finden, die an einer Teilnahme am neuen SRI Twin Research Registry (TRR) interessiert waren. Das Team nahm innerhalb von 2,5 Jahren mehr als 1.000 erwachsene Zwillinge auf. Schließlich wuchs die Mitgliedschaft im TRR auf mehr als 6 200 Zwillinge an. Bis heute ist es das einzige Zwillingsregister in Nordkalifornien.

Ausruf: „Unser Engagement für das SRI Twin Registry ist für uns eine Möglichkeit, etwas zurückzugeben. Wir betrachten unser Zwillingssein als Geschenk, und wenn durch dieses Geschenk Behandlungen entwickelt und verbessert werden können, müssen wir etwas zurückgeben.“ Sandi und Shelli, eineiige Zwillinge und Mitglieder des Twin Research Registry

Im Laufe der letzten 25 Jahre haben Zwillinge, die im TRR eingeschrieben sind, an vielen gesundheitsbezogenen Forschungsstudien teilgenommen, in denen alles Mögliche untersucht wurde, von der Nikotinabhängigkeit über die Rolle von Opioiden bei der Schmerzreaktion bis hin zur Reaktion des Immunsystems auf Umweltfaktoren wie Passivrauchen. Insgesamt haben die durch das TRR ermöglichten Studien wichtige und wichtige neue Erkenntnisse über die Rolle der Genetik im Vergleich zu Umweltfaktoren bei der menschlichen Gesundheit und Krankheit geliefert.

In einem konkreten und aktuellen Beispiel untersuchten Forscher des Instituts für Immunität, Transplantation und Infektion an der Stanford University mit Hilfe des TRR, wie die Genetik die individuelle Reaktion auf den saisonalen Grippeimpfstoff beeinflusst. Die Forscher nahmen eineiigen und zweieiigen Zwillingen Blut ab, verabreichten ihnen den Impfstoff und nahmen ihnen danach erneut Blut ab, um festzustellen, wie das Immunsystem der Zwillinge reagierte. Sie fanden heraus, dass viele der Indikatoren für die Reaktion auf den Impfstoff durch Umwelteinflüsse bedingt waren – und dass dieser Trend mit zunehmendem Alter deutlicher wurde. Darüber hinaus unterschieden sich die Impfantworten der Zwillinge drei bis vier Wochen nach der Impfung nicht von denen nicht verwandter Personen. Dies zeigte den Forschern, dass nicht die Genetik, sondern Umweltfaktoren die individuelle Reaktion auf Grippeimpfstoffe beeinflussen. Das bedeutet, dass die Art und Weise, wie ein Individuum auf eine Impfung oder eine Infektion reagiert, mehr von dem abhängt, was es in der Vergangenheit ausgesetzt war, als von seinen Genen.

Nahe Ende 2019 übertrug das SRI die Verwaltung des TRR an die Stanford University, die plant, das Register für bahnbrechende Studien zu nutzen, die erforschen, wie das menschliche Immunsystem zu Krankheiten beiträgt, und mit anderen Forschern für eine Vielzahl von wissenschaftlichen Studien zusammenzuarbeiten. Zwillinge, die bereits Teil des Registers sind – oder solche, die daran interessiert sind – können über die neue Website des Stanford Twin Registry mehr über das Register erfahren. Dies ist auch eine großartige Ressource für alle, die sich für die laufende Geschichte der Zwillingsstudien interessieren und dafür, wie sie unser Verständnis darüber, was die menschliche Gesundheit beeinflusst, weiter voranbringen.