Lang ist es her, da dachte man, die Epigenetik beschränke sich auf Strukturen an und neben den Genen, etwa auf die DNA-Methylierung oder den Histon-Code. Später kamen nichtkodierende RNAs als epigenetische Gen-Regulatoren hinzu. Die Entdeckung der wichtigsten von ihnen, der Mikro-RNAs, wurde im Jahr 2024 sogar mit dem Medizin-Nobelpreis gewürdigt.
Doch seit einigen Jahren gibt es ein viertes epigenetisches Forschungsgebiet: Die sogenannte 3D-Epigenetik analysiert den Einfluss der dreidimensionale Lage der DNA im Kern der Zelle auf die Ablesbarkeit der Gene. Forschende entdeckten, dass Gene, die auf DNA-Schlaufen liegen, die allein wegen der Faltung der DNA in der räumlichen Nähe ganz anderer DNA-Abschnitte liegen, besonders leicht oder manchmal auch besonders schwer abgelesen werden können.
Verantwortlich dafür sind sogenannte Enhancer (Verstärker) oder Silencer (Abschwächer). Gene die durch die dreidimensionale Organisation der DNA in ihre Nähe geraten, werden epigenetisch herauf- oder herunterreguliert.
Seit dem Jahr 2022 existiert in den USA sogar ein Projekt, dass Veränderungen der 3D-Struktur innerhalb der Zellkerne über die Zeit analysiert und so erfassen will, wie die 3D-Epigenetik zur Entwicklung und Veränderung von Zellen beiträgt. Es heißt 4D Nucleome Program, kurz 4DN. Mehrere Teams finden dort gemeinsam heraus, wie sich die 3D-Epigenetik teils sogar in einzelnen überwachten Körperzellen mit der Zeit verändert. Dieser Ansatz erfasst also auch die vierte Dimension.
Jetzt erschienen in den Fachblättern Science und Science Advances insgesamt zehn Fachartikel mit Resultaten des Programms. Darunter finden sich neue Erkenntnisse zum alternden Gehirn von Alzheimer-Patientïnnen, zur Entwicklung von Herz- oder Immunzellen und vieles mehr.
Di Jiang und Kollegïnnen vom Science-Magazin urteilen in einem redaktionellen Begleitartikel: „Insgesamt verdeutlicht dieses Paket, wie weit die dreidimensionale Einzelzell-Genomik seit Beginn des 4DN-Programms fortgeschritten ist und wie die Verknüpfung der Chromatinarchitektur mit Genexpressions- und epigenetischen Daten unser Verständnis von Entwicklung, Alterung und Krankheit neu prägt.“ Keine Frage: Die Vermessung des Lebens macht weiter große Fortschritte.