Genetische Forschung
Aortenstenose
Oskar-Lapp-Forschungspreis 2026
Dr. med. Shinwan Kany
Identifikation genetischer Varianten der Aortenklappenfunktion und des Risikos einer Aortenstenose mittels bildbasierter Multitrait-Analyse von Herz-MRT-Daten
Die Aortenstenose ist die häufigste behandlungsbedürftige Herzklappenerkrankung und nimmt mit dem Alter deutlich zu. Sie geht mit einer hohen Krankheitslast und Sterblichkeit einher und betraf im Jahr 2017 weltweit über zwölf Millionen Menschen. Da es bislang keine Medikamente gibt, die ihr Fortschreiten aufhalten, bleibt vielen Betroffenen am Ende nur der operative oder kathetergestützte Klappenersatz, der zudem meist erst bei schwerer Erkrankung erfolgt. Ein besseres Verständnis der erblichen Grundlagen könnte helfen, gefährdete Menschen früher zu erkennen und neue vorbeugende Ansätze zu entwickeln.
Warum sich bei manchen Menschen eine Aortenstenose entwickelt und bei anderen nicht, ist bis heute nur teilweise verstanden. Die Funktion der Aortenklappe lässt sich mit der Kardio-MRT über Kenngrößen wie die Flussgeschwindigkeit, den Druckgradienten und die Klappenöffnungsfläche genau erfassen, doch solche Messungen lagen bisher nur für kleine Gruppen vor. Untersucht man diese quantitativen Merkmale in großen, überwiegend gesunden Bevölkerungsstichproben, lassen sich genetische Einflüsse oft empfindlicher aufspüren als über die reine Krankheitsdiagnose. Genau diesen Ansatz haben wir mit modernen Verfahren des tiefen Lernens auf zehntausende Bilddatensätze angewandt, um der Biologie der Klappe auf den Grund zu gehen.
Mithilfe eines Verfahrens des tiefen Lernens haben wir aus geschwindigkeitskodierten kardialen Magnetresonanzbildern drei Kennzahlen der Aortenklappenfunktion bestimmt, nämlich die maximale Flussgeschwindigkeit, den mittleren Druckgradienten und die Aortenklappenöffnungsfläche. Auf dieser Grundlage führten wir genomweite Assoziationsstudien in 59.571 Teilnehmenden der UK Biobank durch. Durch die kombinierte Auswertung dieser Klappenmerkmale mit einer krankheitsbasierten Aortenstenose-Studie mittels Multitrait-Analyse identifizierten wir 166 eigenständige genetische Regionen, darunter bekannte Lipidgene wie PCSK9 und LDLR. Ein daraus abgeleiteter polygener Risikoscore war in den unabhängigen Kohorten All of Us und der Mass General Brigham Biobank deutlich mit dem Auftreten einer Aortenstenose verknüpft. Personen im oberen Risikobereich hatten dabei ein rund zwei- bis dreifach erhöhtes Risiko. Über eine Mendelsche Randomisierung fanden wir zudem Hinweise auf eine mögliche ursächliche Rolle von Lipoprotein(a) und LDL-Cholesterin für die Aortenklappenfunktion.
Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Risiko für eine Aortenstenose zumindest teilweise über dieselben genetischen Mechanismen entsteht, die auch die normale Schwankung der Aortenklappenfunktion in einer gesunden Bevölkerung bestimmen. Neben dem bekannten Zusammenhang mit ApoB-haltigen Lipoproteinen fanden wir Hinweise auf einen ursächlichen Beitrag des Phosphatstoffwechsels sowie eines erhöhten Blutdrucks zur Erkrankung. Auch mehrere entzündungsassoziierte Genorte, etwa im Bereich von IL6R und TRAF1, untermauern die Rolle von Entzündungsprozessen bei der Entstehung der Aortenstenose. Insgesamt zeigen die Befunde, dass sich die Erkrankung bereits in einem Bereich der Klappenfunktion abzeichnet, der noch als normal gilt, und sie weisen auf beeinflussbare Stoffwechselwege hin, die sich als Angriffspunkte für eine vorbeugende Therapie eignen könnten.
Die Aortenstenose gehört zu den häufigsten Herzklappenerkrankungen, und bei fortgeschrittener Erkrankung bleibt uns meist nur der Klappenersatz. Für mich war besonders spannend zu sehen, wie sich mit Methoden des tiefen Lernens aus großen Bildgebungsdatensätzen ganz neue Erkenntnisse über die Biologie der Klappe gewinnen lassen. Dass sich das Erkrankungsrisiko schon in der normalen Variation der Klappenfunktion abzeichnet, eröffnet die Möglichkeit, gefährdete Menschen deutlich früher zu erkennen. Die Hinweise auf Lipoprotein(a), LDL-Cholesterin und den Blutdruck als beeinflussbare Faktoren machen mir Hoffnung, dass wir eines Tages medikamentös eingreifen können, bevor die Klappe geschädigt ist. Bis dahin sind weitere funktionelle und klinische Untersuchungen nötig, und genau daran möchte ich in den kommenden Jahren weiterarbeiten.
Ich danke der Oskar-Lapp-Stiftung von Herzen für diese Auszeichnung und allen,
die mich auf diesem Weg begleitet und unterstützt haben.
Dr. med. Shinwan Kany
Tätigkeit zum Zeitpunkt der Preisverleihung
Arzt und Wissenschaftler am Universitären Herz- und Gefäßzentrum Hamburg-Eppendorf, mit einem Forschungsaufenthalt an der Cardiovascular Disease Initiative des Broad Institute of MIT and Harvard und am Cardiovascular Research Center des Massachusetts General Hospital in Boston, USA
Derzeitige Tätigkeit
Arzt und Wissenschaftler am Universitären Herz- und Gefäßzentrum Hamburg-Eppendorf und am Deutschen Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung (DZHK), Standort Nord.
Kany S, Rämö JT, Hou C, Jurgens SJ, Khurshid S, Nauffal V, Cunningham JW, Lau ES, Koyama S, Ho JE, Olgin JE, Elmariah S, Palotie A, Lindsay ME, Ellinor PT, Pirruccello JP. Multitrait analyses identify genetic variants associated with aortic valve function and aortic stenosis risk. Nat Genet. 2026;58(1):47-56. doi:10.1038/s41588-025-02397-7
Kany S, Rämö JT, Playford D, Strange G, Hou C, Jurgens SJ, Nauffal V, Cunningham JW, Lau ES, Butte AJ, Ho JE, Olgin JE, Elmariah S, Lindsay ME, Chan YK, Stewart S, Ellinor PT, Pirruccello JP. New Threshold for Defining Mild Aortic Stenosis Derived From Velocity-Encoded MRI in 60,000 Individuals. J Am Coll Cardiol. 2025;85(13):1387-1399. doi:10.1016/j.jacc.2025.01.035
Kany S, Al-Alusi MA, Rämö JT, Pirruccello JP, Churchill TW, Lubitz SA, Maddah M, Guseh JS, Ellinor PT, Khurshid S. Associations of Weekend Warrior Physical Activity With Incident Disease and Cardiometabolic Health. Circulation. 2024;150(16):1236-1247. doi:10.1161/CIRCULATIONAHA.124.068669
Kany S, Jurgens SJ, Rämö JT, Christophersen IE, Rienstra M, Chung MK, Olesen MS, Ackerman MJ, McNally EM, Semsarian C, Schnabel RB, Wilde AAM, Benjamin EJ, Rehm HL, Kirchhof P, Bezzina CR, Roden DM, Shoemaker MB, Ellinor PT. Genetic testing in early-onset atrial fibrillation. Eur Heart J. 2024;45(34):3111-3123. doi:10.1093/eurheartj/ehae298
Kany S, Reissmann B, Metzner A, Kirchhof P, Darbar D, Schnabel RB. Genetics of atrial fibrillation, practical applications for clinical management, if not now, when and how? Cardiovasc Res. 2021;117(7):1718-1731. doi:10.1093/cvr/cvab153