Pharmazeutische Zeitung online
Humanes Genomprojekt

Eine Revolution der Biologie

07.06.2011
Datenschutz bei der PZ

Innerhalb von nur zehn Jahren gelang Forschern aus aller Welt, was zunächst wie eine verrückte Idee geklungen hatte: die Entschlüsselung des menschlichen Genoms. Ermöglicht hat diesen Erfolg das Humane Genomprojekt. Professor Dr. Theodor Dingermann und Dr. Ilse Zündorf von der Universität Frankfurt am Main stellten es vor.

Als Francis Crick und James Watson 1953 in einer nur einseitigen Veröffentlichung im Fachmagazin »Nature« zum ersten Mal die DNA-Doppelhelix als Träger der Erbinformation postulierten, war es absolut undenkbar, dass gerade einmal fünf Jahrzenhte später das gesamte menschliche Genom sequen­ziert sein würde. Die Sequenzierung bedeutete einen völlig neuen Forschungsansatz: weg von der problemorientierten Forschung hin zur Systematik. Den Anstoß zu dieser »Industrialisierung der molekularen Medizin« gab 1984 ein vom US-amerikanischen Energieministerium organisiertes Symposium. »Dort setzte sich die Meinung durch, man brauche ein sehr großes Sequenzierprojekt kompletter menschlicher Genome, um bei den Bemühungen, menschliche Krankheiten besser zu verstehen, wirklich weiterzukommen«, sagte Dingermann.

Die Koordinierung dieses von Anfang an international angelegten Projekts übernahm die in den USA ansässige Humane Genome Organisation (HUGO). Bei seinem Start im Jahr 1990 waren etwa 1000 Forscher aus 40 Nationen am Humanen Genomprojekt (HGP) beteiligt, Deutschland stieg im Jahr 1995 ein. Seit 2003 gilt das menschliche Genom als entschlüsselt. Bis dahin wurden im Rahmen des HGP 3,08 Milliarden genetische Bausteine sequenziert. Die Kosten für das bisher größte öffentlich geförderte Forschungsprojekt beliefen sich bis 2003 auf etwa 3 Milliarden US-Dollar, sie betrugen also etwa 1 Dollar pro Baustein.

 

Neben dem eigentlichen Sequenzieren hatte das HGP noch weitere Teilprojekte, die für das Verständnis der gewonnenen Daten enorm wichtig sind. Dazu gehörte die Kartierung des humanen Genoms, aber auch die Sequenzierung fünf weiterer Organismen neben dem Menschen: des Darmbakteriums Escherichia coli, der Backhefe Saccharomyces cerevisiae, des Wurms Caenorhabditis elegans, der Fruchtfliege Drosophila melanogaster und der Maus Mus musculus. Der Vergleich des Genoms dieser Modellorganismen mit dem des Menschen stellte eine wichtige Interpretationshilfe dar. So wurde zum Beispiel deutlich, dass das menschliche Genom etwa 5 Prozent hoch konservierte, also evolutionär alte Sequenzen enthält.

 

Die Protein-kodierenden Gene sind nach wie vor nicht alle identifiziert, wahrscheinlich sind es zwischen 20 000 und 25 000. Ihre Größe variiert zwischen weniger als 100 bis zu knapp 2,5 Millionen Basenpaaren. Auch die Funktion der Proteine, für die bestimmte Gene kodieren, ist zum Großteil noch unbekannt. »Hier helfen uns Tierversuche mit sogenannten Knock-out-Mäusen weiter, denen bestimmte DNA-Sequenzen fehlen«, erklärte Dingermann. Insgesamt sei die Zuordnung allerdings eine große Herausforderung, da viele Merkmale nicht monogen vererbt werden.

 

In den allermeisten Fällen ist es also nicht nur ein einzelnes Gen, das eine Veränderung oder eine Krankheit auslöst. Dennoch ist man in der genetischen Ursachenforschung bei vielen Erkrankungen vorangekommen: Mehr als 1100 Gene bei 165 Erkrankungen wurden identifiziert, dazu kommen noch etwa 230 sogenannte Onkogene, die die Wahrscheinlichkeit, an einer bestimmten Krebsart zu erkranken, erhöhen. Mittlerweile gibt es Projekte wie den »Cancer Genome Atlas« und das »International Cancer Consortium«, deren Ziel es ist, Mutationskarten für bestimmte Tumorarten zu erstellen.

 

»Nur 1,5 Prozent des menschlichen Genoms sind tatsächlich kodierende Abschnitte, der Rest dient vermutlich der Regulation«, erklärte Zündorf. Der große Anteil an nicht-kodierenden Bereichen sei für den Menschen überlebenswichtig, ergänzte Dingermann. Denn »auf den nicht-kodierenden Bereichen können sich Mutationen austoben. Sie richten dort keinen Schaden an.« Je länger die Generationszeit einer Spezies sei, desto mehr sogenannte Junk-DNA brauche sie. »Wir könnten nicht existieren, wenn wir eine so dicht gepackte DNA hätten wie Escherichia coli.«

 

Alle im Rahmen des HGP ermittelten Genomdaten sind im Internet frei zugänglich. Das soll die Erforschung von Krankheiten erleichtern und die Identifizierung von Zielstrukturen für neue Therapiestrategien ermöglichen. Bis jetzt hat das HGP noch wenig Auswirkungen auf den Klinikalltag, doch das wird sicherlich nicht so bleiben. So könnte beispielsweise die sogenannte stratifizierte Medizin, bei der Dosierungen von Arzneistoffen aufgrund von genetischen Besonderheiten individuell angepasst werden, schon bald Wirklichkeit werden, vermutete Dingermann.

Mehr von Avoxa