Fingerabdruckvergleich kann Gesundheitsrisiken vorhersagen

Die Klassifizierung von Fingerabdruckmustern ist relativ komplex und wird im Allgemeinen in drei Kategorien unterteilt, die sich jeweils in zwei Untertypen unterteilen lassen. (Foto vom Autor bereitgestellt)

„Welche Gene machen uns Menschen einzigartig?“ Die Redaktion des Magazins Science veröffentlichte die 125 schwierigsten wissenschaftlichen Fragen im Jahr 2005 bzw. 2021, und diese Frage wurde in beiden Veröffentlichungen erwähnt. Daraus lässt sich erkennen, dass der Mensch nie aufgehört hat, sich selbst zu erforschen.

Unter den freiliegenden Hautpartien des Menschen unterscheidet sich die Haut der Handflächen und Füße von der Haut an anderen Körperteilen. Die Handflächen und Füße weisen keine Schweißhaare auf und die Epidermis ist dicker, was bei Menschen und anderen Primaten eine besondere Hautpartie darstellt. Diese Hautschicht ist jedoch mit einem Muster aus konkaven und konvexen Graten bedeckt. Menschliche Leistenmuster, insbesondere Fingerabdruckmuster, sind komplexer und vielfältiger. Aus genetischer Sicht: „Welche genetische Variation führt dazu, dass Menschen so einzigartige und vielfältige Fingerabdruckmuster haben?“

Frühe Studien haben ergeben, dass Merkmale wie die bogen-, kehrschaufel- und eimerförmigen Fingerabdruckmuster und die Gesamtzahl der Rillen zu 60–90 % von genetischen Faktoren beeinflusst werden und dass es wichtige Gene gibt. Angetrieben vom Humangenomprojekt und dem Funktionalen Genomprojekt haben Forscher durch eine Genom-Assoziationsanalyse mehrere Loci lokalisiert, die mit den Fingerabdruckmustern europäischer Abstammungsgruppen in Zusammenhang stehen. Bisher wurde jedoch nicht berichtet, dass diese Loci an der menschlichen Entwicklung beteiligt sind und es gibt nur wenige Erkenntnisse über die zugrunde liegenden biologischen Mechanismen.

In den letzten Jahren hat unser Forschungsteam durch die Optimierung von Werkzeugen zur Erfassung und Speicherung der Hautstruktur und die Verfeinerung phänotypischer Quantifizierungsmethoden Fingerabdruckmuster von mehr als 20.000 Menschen gesammelt, 43 genetische Loci identifiziert, die mit Fingerabdruckmustern in Zusammenhang stehen, und festgestellt, dass die Gene, die die Fingerabdruckmuster verschiedener Finger beeinflussen, nicht dieselben sind. Diese Variantenstandorte können aufgrund der Größe oder Häufigkeit unterschiedlicher Alleleffekte bestimmte Unterschiede in verschiedenen Vorfahrengruppen in Eurasien aufweisen. Das Forschungsteam stellte fest, dass diese Gene in Signalwegen, die mit der Entwicklung und Bildung von Gliedmaßen in Zusammenhang stehen, deutlich angereichert waren. Es besteht eine signifikante Korrelation zwischen den Fingerabdruckmustern der drei Mittelfinger beider Hände. Sie werden möglicherweise hauptsächlich von benachbarten Genen in derselben genetischen Faktorregion beeinflusst, was aus genetischer Sicht das im 20. Jahrhundert entdeckte „Fingerabdruckmodul-Phänomen“ erklärt.

Während der menschlichen Entwicklung zeigen verwandte Gene eine dynamische Expression in Zeit und Raum und konzentrieren sich in mesenchymalen Zellen, die mit der Entwicklung der Gliedmaßen in Zusammenhang stehen, und nicht in Epithelzellen. Die Studie unterstützt die Annahme, dass die Gene an der Formung von Gliedmaßen und Fingern beteiligt sind und nicht direkt die Funktion der Hautentwicklung beeinflussen.

Gibt es also tatsächlich eine Beziehung zwischen Fingerabdruckmustern und Handmerkmalen? Das Forschungsteam stellte fest, dass Fingerabdruckmuster stark mit Gliedmaßenphänotypen wie der Fingerlänge korrelieren: Je länger der kleine Finger und je kürzer die Handfläche, desto mehr eimerförmige Muster gibt es auf beiden Händen. und je kürzer das Endglied ist, an dem der Fingerabdruck des Zeigefingers entsteht, desto mehr eimerförmige Muster gibt es.

Der Beitrag dieser Studie besteht darin, dass sie die signifikante Beziehung zwischen Dermatoglyphenleisten und der Skelettentwicklung erklärt, da sie eine gemeinsame genetische Grundlage haben und das typische „eine Ursache, mehrere Wirkungen“ in der Biologie widerspiegeln. Dies bietet auch eine wichtige theoretische Grundlage für die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Dermatoglyphen und anderen menschlichen Phänotypen sowie entwicklungsbedingten angeborenen genetischen Erkrankungen.

Durch statistische Analysen von Hautstrukturmerkmalen und angeborenen genetischen Erkrankungen hat das Forschungsteam die beste Kombination von Hautstrukturmerkmalen für Patienten herausgesucht. Diese soll bei der Früherkennung angeborener Erkrankungen bei Neugeborenen eingesetzt werden, um Gesundheitsrisiken im Voraus vorherzusagen, sie frühzeitig zu erkennen und Interventionsmaßnahmen zu ergreifen. Dies steht auch im Einklang mit den Forschungszielen des „International Human Phenotype Project“ unter der Leitung der Universität Fudan. Dieses besteht darin, eine „Navigationskarte“ mit starken Korrelationen zwischen Phänotypen zu erstellen, frühe Vorhersageindikatoren für bestimmte Krankheiten zu finden, die Mechanismen des Krankheitsauftretens aus mehreren Blickwinkeln zu analysieren und neue Richtungen für die zukünftige Lebens- und Gesundheitsforschung vorzugeben.

(Der erste Autor Li Jinxi ist ein junger Forscher an der Fudan-Universität, der zweite Autor Jin Li ist Mitglied der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und Professor an der Fudan-Universität, der dritte Autor Zhang Haiguo ist außerordentlicher Professor an der Shanghai Jiao Tong University und der vierte Autor Wang Sijia ist Forscher am Shanghai Institute of Nutrition and Health der Chinesischen Akademie der Wissenschaften.)