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Die Medizin von morgen

08.12.2003
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Die Medizin von morgen

von Hannelore Gießen, Hamburg

Kann die Genomforschung in Zukunft die Gesundheit der Menschen verbessern? Wird man Krankheiten vorbeugen und das Durchschnittsalter weiter erhöhen können? Diesen Fragen ging Professor Dr. Detlev Ganten auf einem Presseseminar zur Humangenomforschung in Hamburg nach. Seine Antwort: „Ja, wenn wir es richtig machen.“

Mit der Genomforschung seien große Hoffnungen und Chancen verbunden, bei manchen aber auch nicht minder große Sorgen. Doch übertriebene Erwartungen hätten ebenso wenig Platz wie übertriebene Befürchtungen, sagte Ganten vom Max-Delbrück-Zentrum in Berlin. Das Genom des Menschen, das drei Milliarden Nukleotide umfasst, enthält etwa 30.000 Gene, die sich auf 23 Chromosomen verteilen. In jeder Körperzelle ist es in doppelter Ausführung vorhanden. Gene selbst können keine Funktionen ausführen. Sie sind reine Informationsträger. Der größte Teil von ihnen ist die meiste Zeit inaktiv – eine Art „Schläfer“ im Zellkern. Nur wenn die Gene abgelesen und in Boten-RNA übersetzt werden, entstehen die Genprodukte, die Eiweiße, die unterschiedlichste Aufgaben erfüllen.

Die Aktivität von Genen ist über verschiedenste Regulationsmechanismen gesteuert und kann auf allen Ebenen der Proteinbiosynthese beeinflusst werden: Beim Ablesen der DNA in mRNA, bei der Verarbeitung der mRNA, deren Übersetzung in Peptidketten und deren Auffaltung zu funktionstüchtigen Proteinen. Die Aktivität einzelner Gene oder ganzer Gruppen wird über komplexe Signalketten reguliert, die wiederum vielfältigen Außeneinflüssen und Veränderungen unterliegen.

Keine Zelle ist wie die andere

Wie viel Variabilität in der Weitergabe genetischer Informationen steckt, trotz des strengen genetischen Codes, zeigte Ganten anhand einer interessanten Rechnung. Zwischen Vereinigung von Ei- und Samenzelle und einem fertig ausgebildeten Menschen liegen 1014 Zellteilungen. Aus der Zygote haben sich dann 100 Billionen Zellen in verschiedenste Arten entwickelt, die in Blut, Leber, Herz oder Gehirn ihre Funktion erfüllen.

Bei der Teilung der Zygote in zunächst zwei, dann vier, acht, 16, 32 Zellen und so weiter müssen alle Zellbestandteile, also auch das gesamte Genom, verdoppelt und weitergegeben werden. Doch auch in der Natur verläuft nichts fehlerfrei. Bei der Zellteilung und der Verdoppelung der Erbsubstanz tritt etwa ein Fehler pro eine Milliarde Bausteine auf. Da das menschliche Genom aus drei Milliarden Basenpaaren besteht, die Information als Doppelstrang vorliegt, von dem beide Stränge repliziert werden müssen, und das gesamte Genom in doppelter Ausführung vorhanden ist, ergeben sich pro Zellteilung 3 x 2 x 2 = 12 Fehler.

Das Genom jeder einzelnen Zelle ist etwas verschieden von dem ihrer Tochterzellen, somit besitzt keine der 100 Billionen Zellen des menschlichen Körpers das identische Genom wie ihr Nachbar. Die Vorstellung, eines Tages Menschen nach Maß schaffen zu können, sei daher eine unsinnig Phantasie, erklärte Ganten. Denn selbst wenn Forscher das Genom der befruchteten Eizelle optimieren könnten, würde dieses bei jeder Zellteilung geringfügig abgewandelt.

Veränderungen auf der Ebene der Körperzellen sind für die nachfolgenden Generationen ohne Konsequenz, aber für das Individuum selbst relevant, da sie zu Krankheiten führen können. So liegt den meisten Krebsformen eine Mutation zu Grunde. Durch Genanalyse von Krebszellen, das „Tumor profiling“, können Mediziner schon heute in Einzelfällen den Tumor genetisch charakterisieren und dadurch bekannte Medikamente effizienter einsetzen und neue wirksame Krebsmittel entwickeln.

Krankheit als Preis für Individualität

Eine nahezu unerschöpfliche Variabilität des Genoms ergibt sich aus Mutation, Selektion sowie aus der Durchmischung des Erbguts bei der sexuellen Fortpflanzung. Diese entstand vor etwa 1,2 Milliarden Jahren als Ergebnis der Evolution, sagte Ganten. Einer Hypothese zufolge brachte die sexuelle Fortpflanzung und die erhöhte genetische Variabilität im genetischen Wettrüsten mit Krankheitserregern Vorteile für die Wirtsorganismen mit sich. Erst die sexuelle Fortpflanzung führte zu einer Welt der Individualität, wie wir sie kennen, erklärte der Leiter des Max-Delbrück-Zentrums für Molekulare Medizin.

Der hohe Preis für Individualität und Variabilität sind jedoch Krankheit und Behinderung. Jeder habe „molekulare Macken“, sagte Ganten. In einer präventiv ausgerichteten Medizin werden Gentests zunehmen, prophezeite der Wissenschaftler. Sinn ergebe eine Gendiagnostik bei Psychopharmaka, die in ihrer individuellen Wirksamkeit häufig nicht gut vorhersehbar seien, oder bei Azathioprin in der Abstoßungsprophylaxe nach einer Organtransplantation.

Eine auf Erkenntnissen der Genomforschung basierte Medizin wird den Menschen neue Präventionsmaßnahmen anbieten. Bereits heute können Wissenschaftler mithilfe von DNA-Chips viele tausend Gentests in einem Arbeitsgang durchführen, wobei Ganten deren Einsatzmöglichkeiten vor allem bei häufigen Krankheiten mit ausgeprägter genetischer Heterogenität wie Krebs, Bluthochdruck, Herz-Kreislauf-Erkrankungen oder Stoffwechselstörungen sieht. Hier können anhand von Gentests individuelle Risikoprofile erstellt werden. Eine kritische ärztliche Beratung hält der Mediziner dabei für wichtig. Denn: „Ein positiver Gentest macht noch keinen Patienten.“

Länger leben durch molekulare Medizin?

Für das Altern von Lebewesen sind zum Teil Gene mitverantwortlich, die in der Jugend nützen, im Alter jedoch schaden. Diese Gene würden in der Evolution nicht eliminiert, da das Ziel der Evolution sei, Gene weiterzugeben und nicht Lebewesen zu erhalten, sagte Ganten. Ein Beispiel für ein solches „Altersgen“ bei der Fruchtfliege Drosophila melanogaster ist das Gen INDY (kurz für I’m not dead yet). Schalten Wissenschaftler dieses aus, verdoppelt sich das Lebensalter der Tiere. Bei Mäusen verlängert sich die Lebensspanne um 30 Prozent, wenn das Gen P66 stillgelegt wird. Trotz der beeindruckende Ergebnisse seien biomedizinische Methoden, die direkt darauf zielen, das Leben zu verlängern, reine Zukunftsmusik, so Ganten.

Es sei kein Zufall, dass bei Säugetieren abgestorbenes Gewebe, von wenigen Ausnahmen wie der Leber abgesehen, nicht einfach nachwachsen kann. Um geschädigtes Gewebe regenerieren zu können, müsste der menschliche Körper viel größere Mengen Wachstumsfaktoren produzieren und freisetzen, als er es tut. Dies hätte aber vermutlich seinen Preis: Wo Zellwachstum gefördert wird, kann es auch rasch zu ungewünschten Wucherungen kommen. Die durchschnittliche Lebenserwartung wird statistisch steigen, die maximale Lebensspanne eines Menschen, die bei etwa 120 Jahren liegt, dagegen nicht, fasste Ganten zusammen. Top

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