Was die Gene uns – noch nicht – verraten

Mitte Februar 2001, also vor ziemlich genau 20 Jahren, erschienen in den Wissenschaftsmagazinen »Nature« und »Science« kurz hintereinander die ersten Rohfassungen eines kompletten menschlichen Genoms (DOI: 10.1038/35057062 und 10.1126/science.1058040). Die Sequenzierung der circa 3 Milliarden Basenpaare war eine riesige technische Leistung und nur durch den Zusammenschluss vieler Forschungsgruppen aus mehreren Ländern möglich. Das Humangenomprojekt (HGP) hatte geschafft, was eine Arbeitsgruppe allein mit den damaligen Mitteln niemals hätte erreichen können.

Welche Lehren wurden aus dem HGP gezogen und wie hat sich die Genomforschung seitdem entwickelt? Wo gibt es nach wie vor Wissenslücken? Diesen Fragen widmen die beiden Fachjournale, die damals den Erfolg des HGP verkündeten, aus Anlass des Jubiläums mehrere Artikel. So ist etwa in »Nature« zu lesen, dass das 2001 veröffentlichte Genom eigentlich gar nicht vollständig war – es fehlten mehr als 150 Millionen Basen (DOI: 10.1038/d41586-021-00293-8). Die komplette Sequenzierung eines Chromosoms sei erst 2020 gelungen, berichtet Karen H. Miga von der University of California in Santa Cruz.

Die größten Lücken hätten in Bereichen geklafft, die aus sich stark wiederholenden Basensequenzen bestehen (highly repetitive DNA). Mittlerweile wisse man, dass diese mehrere Millionen Basen umfassen und die kompletten kurzen Arme von Chromosomen ausmachen könnten. Doch warum sind Teile des menschlichen Genoms in dieser Form organisiert? Das sei noch nicht geklärt, so Miga. Es müsse aber wichtig sein, denn Sequenzen mit vielen Wiederholungen fänden sich häufig an Stellen, die für das Leben unerlässlich seien.

Inzwischen gebe es sehr genaue Karten des Euchromatins, also der etwa 92 Prozent des Genoms, in denen die DNA weniger dicht gepackt ist und die meisten Gene lokalisiert sind. Apropos Gene: Deren Zahl wurde von den Machern des HGP noch auf 30.000 bis 40.000 geschätzt, mittlerweile wurde sie aber deutlich nach unten korrigiert, nämlich auf circa 20.000. Die Fokussierung auf das Euchromatin blende jedoch aus, dass sich auch die repetitiven Sequenzen der DNA bezüglich der Anzahl der Wiederholungen und der Organisation der Bereiche zwischen zwei Individuen unterscheide, betont Miga. Die existierenden Karten des Genoms sollten daher erweitert werden.