Gestörtes Gen steht mit Zahnanomalien in Verbindung

Ein internationales Forschungsteam, an dem auch Wissenschaftler des King’s College London beteiligt waren, hat bei 24 Patienten Varianten des Gens C2CD3 mit Veränderungen der Zahnzahl, Zahnform und Zahngröße in Verbindung gebracht. Untersuchungen an Mäusen und Hühnerembryonen lieferten zudem neue Erkenntnisse darüber, wie sich die Anzahl und Form der Zähne im Laufe der Evolution verändert haben könnten – und warum Vögel ihre Zähne verloren haben.

Das Gen C2CD3 ist am Aufbau sogenannter primärer Zilien beteiligt. Diese Zellstrukturen ermöglichen es Zellen, Signale zu empfangen und zu verarbeiten, die Entwicklungsprozesse steuern. Die Forschenden stellten fest, dass eine Störung des Gens die Aktivität des Sonic-Hedgehog-Signalwegs (SHH) verändert. Der SHH spielt eine wichtige Rolle bei der Entwicklung und Positionierung der Zähne.

Bei Mäusen mit gestörter C2CD3-Funktion war die SHH-Aktivität in bestimmten Bereichen des sich entwickelnden Oberkiefers erhöht, während sie im Unterkiefer vermindert war. Dies könnte erklären, warum Veränderungen desselben Gens unterschiedliche Auswirkungen haben können – etwa die Bildung überzähliger Zähne an bestimmten Stellen und das Fehlen von Zähnen an anderen.

„Besonders spannend war die Beobachtung, dass die Mäuse – genau wie die Patienten – in unterschiedlichen Bereichen des Kiefers sowohl überzählige als auch fehlende Zähne aufwiesen“, berichtet Autorin Abigail Tucker, Professorin für Entwicklungs- und Evolutionsbiologie am King’s College London.

Die Forschung liefert auch Hinweise auf die Evolutionsgeschichte der Zähne. Obwohl Vögel natürlicherweise keine Zähne besitzen, entdeckten die Forschenden in Embryonen der Hühnermutante talpid2, die eine Variante des C2CD3-Gens trägt, zahnähnliche Strukturen. Die Embryonen zeigten sowohl im Ober- als auch im Unterkiefer eine erhöhte SHH-Aktivität. Dies deutet darauf hin, dass Veränderungen dieses Signalwegs die Fähigkeit zur Zahnbildung beeinflussen können.

Die Ergebnisse legen nahe, dass Vögel ihre Zähne im Laufe der Evolution nicht deshalb verloren haben, weil ihnen sämtliche biologischen Voraussetzungen für die Zahnbildung abhandengekommen sind. Vielmehr könnten die Entwicklungsprozesse, die normalerweise zur Bildung von Zähnen führen, abgeschaltet oder unterdrückt worden sein.

Nach Angaben der Forschenden liefert die Studie neue Einblicke in die biologischen Ursachen seltener Zahnanomalien und die Evolution der Zähne.

Tucker betont, dass eine Veränderung der C2CD3-Funktion je nach Position im Kiefer sowohl die Zahnbildung fördern als auch hemmen kann. Ein einziges Gen könne somit ganz unterschiedliche Auswirkungen auf die Zahnentwicklung haben.

„Diese Erkenntnisse helfen uns zu verstehen, welche Faktoren für die Unterschiede zwischen unseren Zähnen verantwortlich sind. Gleichzeitig eröffnen sie uns einen Einblick darin, wie sich die Zahnentwicklung im Laufe der Evolution der Wirbeltiere verändert hat.“ resümiert Tucker.