1000-Genom Projekt: Menschliche Erbsubstanz mit Fehlern

Donnerstag, 28. Oktober 2010

dpa

Cambridge/Boston – No genome is perfect. Das menschliche Erbgut ist fehlerhafter als bisher angenommen. Jeder Mensch trägt zwischen 250 und 300 genetische Abweichungen, die die normale Funktion der kodierten Proteine verändern.

Und etwa 50 bis 100 der Variationen sind mit bekannten Erbkrankheiten assoziiert. Dies zeigen die ersten Ergebnisse des 1000-Genom-Projekts. Dass die meisten Menschen trotz der vielen Gendefekte gesund bleiben, verdanken sie allein dem Umstand, dass die meisten Gene doppelt vorhanden sind.

Die Automatisierung macht es möglich: Keine drei Jahre nach dem Beginn des 1000-Genom-Projekts im Jahr 2008 liegt bereits die Gensequenz von 179 Personen vor (wenn auch in einer lückenhaften sogenannten “low coverage”-Variante), bei weiteren 697 Personen wurden die proteinkodierenden Abschnitte des Erbguts entziffert. Dies berichtet die Gruppe um Richard Durbin vom Wellcome Trust Sanger Institute in Cambridge in Nature (2010; 467: 1061-1073).

Da jeder Abschnitt der DNA mehrmals sequenziert wurde, wurden 4,5 Terabasen oder 4.500.000.000.000 einzelne Bausteine an DNA-Sequenz gelesen. Bis Ende 2012 soll das Projekt abgeschlossen sein. Am Ende soll das Erbgut von 2.500 Personen aus 27 verschiedenen ethnischen Gruppen vorliegen.

Gesamtkosten 120 Millionen US-Dollar. Auch drei deutsche Zentren sind beteiligt. Neben dem Max-Planck-Institut für molekulare Genetik (MPIMG) in Berlin sind dies das European Molecular Biology Laboratory (EMBL) in Heidelberg und die Christian-Albrechts-Universität zu Kiel. In der Pilotphase wurden in Deutschland die Genome von elf Personen untersucht.

Die erste Auswertung zeigt, dass das menschliche Genom variantenreich ist, was angesichts der Länge von 3 Milliarden Basenpaaren, verpackt auf 46 Chromosomen, nicht überrascht. Mindestens 11 Millionen sogenannter SNPs gibt es. Das sind Abweichungen in einem Basenpaar, die wohl in den wenigsten Fällen Auswirkungen auf die Funktion der Zellen haben.

Wahrscheinlicher ist dies bei den etwa eine Million kurzen Insertionen oder Deletionen, die dann schaden dürften, wenn sie die proteinkodierenden Abschnitten des Genoms oder die Steuergene verändern.

Hinzu kommen noch einmal über 20.000 größere strukturelle Varianten im Genom, die ebenfalls nur im Ausnahmefall von klinischer Bedeutung sein dürften. Vorerst bleibt es bei den erwähnten 250 bis 300 für die Zellfunktion und den 50 bis 100 für Krankheiten relevanten Abweichungen.

In sechs Fällen wurde das Genom von verwandten Menschen aus zwei Mutter-Vater-Töchter-Familien komplett (also Base für Base und nicht in einer “low coverage”-Variante) sequenziert. Dabei zeigte sich, dass die Kopiervorgänge bei der Fortpflanzung nicht fehlerfrei sind. Die Töchter hatten etwa 60 neue Mutationen, die bei beiden Elternpaaren nicht vorhanden waren.

Die Forscher erhoffen sich aus den Ergebnissen eine größere Präzision bei den sogenannten genomweiten Assoziationsstudien (GWAS), in denen versucht wird Krankheiten mit einem familiären Hintergrund (aber ohne erkennbaren Erbgang) mit einzelnen SNPs in Verbindung zu bringen. Hier hatte es in den letzten Monaten viele Enttäuschungen gegeben.

Meistens wurden nur unbedeutende SNPs gefunden, die nur einen Bruchteil der familiären Häufung erklärten. Die Genomforscher hoffen in Zukunft auf größere Erfolge, da jetzt 95 Prozent aller SNPs bekannt sind, Ende 2012 sollen es sogar 99 Prozent sind.

Die deutsche Arbeitsgruppe um Hans Lehrach vom MPIMG erhofft sich auch Impulse für das Treat1000-Projekt, das neue Möglichkeiten für eine personalisierte Medizin schaffen soll. Das Treat1000-Projekt will in den nächsten Jahren die Genome von tausend Tumorpatienten sowie das veränderte Genmaterial ihrer Tumore sequenzieren. © rme/aerzteblatt.de