ArchivDeutsches Ärzteblatt7/2001Humangenom-Projekt: Ein Mensch – drei Fliegen

POLITIK

Humangenom-Projekt: Ein Mensch – drei Fliegen

Dtsch Arztebl 2001; 98(7): A-361 / B-303 / C-283

Koch, Klaus

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LNSLNS Das Erbgut des Menschen enthält weniger Gene als bisher angenommen, dafür scheint jedes einzelne Gen offenbar mehrere Funktionen auszuüben.
Damit verblasst der Mythos, dass der Mensch sich
von anderen Spezies vor allem durch die Zahl der Gene unterscheidet.

Es gibt Ereignisse, die zwingen die Menschheit, sich Gedanken über sich selbst zu machen. Die Landung auf dem Mond und die erste Detonation einer Atombombe waren solche Einschnitte. Für den Biologen Svante Pääbo vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig hat auch der letzte Montag „das Zeug“, zu solch einem Datum zu werden. Dabei bestand alles, was an dem Tag passierte, in einer Serie von Pressekonferenzen, die den Inhalt von zwei Wissenschaftszeitschriften feierten: „Nature“ und „Science“ haben auf jeweils mehr als 150 Seiten die ersten Schlussfolgerungen veröffentlicht, die sich aus dem menschlichen Erbgut ziehen lassen.
„Mir laufen Schauer den Rücken herunter, wenn ich den Grundriss unseres Erbguts sehe“, schilderte David Baltimore vom California Institute of Technology in Pasadena. Diese Art der Begeisterung wird wohl auf Fachleute beschränkt bleiben. Knapp 15 Jahre hat es von der Idee, alle Gene des Menschen zu entschlüsseln, bis zur (Fast-)
Vollendung gedauert, und da ist immerhin die Neugierde gewachsen, einen Blick in die 3,2 Milliarden „Buchstaben“ zu werfen, die in jeder Zelle des menschlichen Körpers lagern. Was aus den Artikeln durch technische Details hindurchschimmert, zeigt, dass sich Mühe und Kosten sicherlich gelohnt haben.
Je nach Temperament und Erwartungen werden die Schlüsse aber nicht nur Begeisterung, sondern durchaus auch Ernüchterung auslösen. Ernüchternd ist vor allem, wie die beiden Publikationen zustande gekommen sind: Erst im Juni letzten Jahres waren Francis Collins und Craig Venter, die Chefs der beiden Forschergruppen, die das menschliche Erbgut vollständig entziffern wollten, übereingekommen, sich den wissenschaftlichen Ruhm zu teilen und die „Arbeitsentwürfe“ des Erbguts gemeinsam zu publizieren.
Gehalten hat die Absprache zwischen den Gruppen nicht, weil man sich letztlich nicht einigen konnte, wem das Wissen gehört. Das von Francis Collins vertretene internationale Humangenom-Konsortium, das seit 1990 an der Entschlüsselung des Genoms gearbeitet hat, steht für freien Wissensaustausch: Es hat die Buchstabenfolgen des Erbguts täglich in eine öffentliche Datenbank eingespeist, aus der sich jeder Forscher kostenlos bedienen konnte. Im Konkurrenzblatt „Science“ erscheint indes die Beschreibung der Erbgut-Version, die Celera Genomics, Venters Arbeitgeber, in kaum neun Monaten erarbeitet hat und die bislang nur zahlenden Kunden der Firma zugänglich war.
Ursprünglich wollten beide Gruppen ihre Analysen zusammen in „Science“ publizieren, doch im Dezember war das Genom-Konsortium zu „Nature“ gewechselt. Der Auslöser: „Science“ hatte Celeras Bedingung akzeptiert, die Daten nicht in eine der öffentlichen Gendatenbanken einzuspeisen – und sich dadurch heftige Kritik eingehandelt. Stattdessen werden die Daten auf einem Celera-Computer bereitgestellt, wo sie für Forscher nur unter bestimmten Bedingungen kostenlos zu haben sind.
Durch die Regelung behält Celera die Kontrolle über den Zugriff auf die Daten. „Schon über die Datenleitung kann das Unternehmen den Zugriff begrenzen“, sagt Hans-Hilger Ropers, Direktor am Max-Planck-Institut für Molekulare Genetik in Berlin. Solche Kniffe ändern freilich nichts daran, dass die Publikation in „Science“ für Venter ein Triumph ist. Er hat sich von Collins anhören müssen, seine Strategie würde eher den Text für eine Ausgabe eines Comics liefern. David Baltimore, einer der Mitinitiatoren des öffentlichen Genom-Projekts, räumt nun immerhin ein: „Für mich läuft es ungefähr auf einen Gleichstand hinaus.“ Was sind nun die Schlussfolgerungen? Wer sich das Erbgut als leicht lesbares „Buch des Lebens“, als „Blaupause“ oder „Bauplan“ des Menschen vorgestellt hat, wird enttäuscht sein. Schätzungsweise 3,2 Milliarden „Buchstaben“ enthält das in jeder Zelle des Menschen lagernde Erbgut. Gene sind in der „Buchstabenwüste“ aber noch seltener, als man bislang angenommen hat: Weniger als zwei Hundertstel dessen, was Eltern an ihre Kinder vererben, sind Gene, die in Proteine übersetzt werden. Im Wurm-Erbgut liegen die Gene um den Faktor 20 dichter.
Der Rest des Erbguts besteht zum Großteil aus fast endlosen Wiederholungen einiger weniger Buchstabenfolgen, deren Aufgabe man noch nicht kennt. Zudem sind die Gene des Menschen im Vergleich zu denen von Wurm oder Fliege fast bis zur Unkenntlichkeit zerstückelt – so als würde ein Spielfilm nach jedem kurzen Dialog von stundenlangen Werbepausen unterbrochen. Diese Zerstückelung sorgt auch dafür, dass beide Forschergruppen für das oberste Ziel ihrer Projekte, nämlich die Komplettierung einer Liste aller menschlichen Gene, vermutlich noch einige Jahre brauchen werden.
Klar ist, dass bisherige Schätzungen von 100 000 menschlichen Genen deutlich zu hoch lagen. Die Computerprogramme des Genom-Konsortiums haben bislang 22 000 Kandidaten identifiziert, es rechnet mit insgesamt etwa 32 000 Genen. Celeras Software findet knapp 27 000 Kandidaten, und Venter schätzt die Gesamtzahl auf 39 000 Gene. Beide Zahlen sind noch mit Vorsicht zu genießen. Wer den Menschen wegen der Zahl seiner Gene für eine Besonderheit der Schöpfung gehalten hat, dem geben die Zahlen auf jeden Fall Stoff zum Grübeln. Fliegen haben 13 000 Gene, Würmer 18 000, und im Genom einer Pflanze sind es 26 000. „Wir glauben, wir sind höhere Wesen“, sagt Mani Subramanian von Celera, „dabei haben wir etwa dieselbe Zahl an Genen wie eine Pflanze.“
Einfacher wird es dadurch für die Forscher, die etwa mit Hilfe des Genoms neue Therapien zu entdecken hoffen, aber nicht: Nach den bisherigen Analysen unterscheidet sich der Mensch von Wurm und Fliege dadurch, dass aus den meisten seiner Gene drei oder mehr verschiedene Protein-Versionen entstehen können. „Wir haben vielleicht weniger Gene als gedacht, dafür haben die einzelnen Gene offenbar mehrere Funktionen“, sagt Ropers. Für die Suche nach Wirkstoffen entsteht damit ein neues Problem. Denn wenn ein Protein mehr als eine Aufgabe hat, dann wird sich kaum vermeiden lassen, dass Medikamente, die die Arbeit dieses Proteins beeinflussen, mehr als eine Wirkung haben. Nebenwirkungen werden also auch in der Genom-Medizin nicht eliminiert werden können.
Die Erkenntnis, dass Menschen vielleicht nur 30 000 Gene haben, dürfte auch für die Pharmaindustrie eine erschütternde Nachricht sein. Die Branche muss jetzt verdauen, dass die Zahl der Kandidaten, für die es sich lohnt, Medikamente zu entwickeln, erstaunlich klein sein wird. Jean Michel Claverie vom Institut CNRS-Aventis in Marseille schätzt in „Science“, dass sich etwa zehn Prozent der Gene – also etwa 3 000 – als „lohnende“ Ziele für die Entwicklung von Medikamenten eignen könnten, weil sie mit häufigen Krankheiten zusammenhängen. Das hieße, dass die 100 führenden Pharmafirmen im Durchschnitt jeweils nur 30 Projekte unter sich aufteilen können.
Wachstumshunger der Industrie
Man kann sich vorstellen, welche Hektik solche Berechnungen in der Branche ausgelöst haben. Claverie geht davon aus, dass die Suche nach Wirkstoffkandidaten mit den gegenwärtigen Methoden bereits in wenigen Jahren beendet sein wird. Nach diesem Szenario wird es einen Schub von Innovationen geben, dem dann der Einbruch folgt: Die heute übliche Strategie der Medikamentenentwicklung wird den Wachstumshunger der Industrie mangels neuer Ziele nicht mehr stillen können. Möglicherweise wird hier die Triebkraft zu „neuen“ Konzepten der Medizin entstehen. Eine der Hoffnungen ist die individualisierte Medizin, bei der Therapien auf die Gen-Konstellation jedes einzelnen Patienten abgestimmt werden.
Doch die Suche nach individuellen genetischen Unterschieden ist es, die auch Bedenken gegenüber der Genetik auslöst. Während die Genom-Projekte andauerten, hat sich ein Glaube an die bestimmende Macht der Gene breit gemacht: Kaum ein Monat verging, in der nicht der Fund des „Gens für . . . .“ verkündet wurde: Homosexualität, Intelligenz, Altern standen auf der Liste. Dass diese Funde fast nie bestätigt werden konnten, hat kaum jemand wahrgenommen. Hinter dem Mythos steht die Vorstellung, dass ein Gen eine Eigenschaft bedingt. Die Idee stammt aus der Analyse monogener Erbkrankheiten. Immerhin: Mehr als 1 700 solcher starker „Krankheitsgene“ haben Genetiker bereits identifiziert.
Wahrscheinlich betreffen alle diese Gene zusammen nur einen von etwa hundert Patienten, der morgen im Wartezimmer seines Arztes sitzt. Auf die meisten Krankheiten haben einzelne Gene entweder nur einen schwachen oder einen sehr variablen Einfluss. So wie es aussieht, könnten die Genomprojekte ironischerweise selbst zum besten Argument gegen die These von der Allmacht der Gene werden. Vorausgesetzt, man hört den Forschern genau zu.
Die spannendsten Schlussfolgerungen aus dem menschlichen Erbgut werden in den nächsten Jahren ohnehin nicht aus der Medizin kommen, sondern aus der Evolutionsforschung. Die Wissenschaft, die nach der Abstammung des Menschen, nach seiner Ausbreitung über die Erde fragt, wird die Menschheit zwingen, den Gedanken zu Ende zu denken, den Charles Darwin bereits vor 150 Jahren formuliert hat: Alles Leben hat einen gemeinsamen Ursprung. Und der ist am Genom ablesbar. Celera hat seit Sommer bereits eine erste Version des Maus-Erbguts entschlüsselt, weitere Gruppen wollen in den nächsten Jahren unter anderem das Erbgut von Ratte, Fischen und Menschenaffen entschlüsseln – auch Schimpansen, die nächsten Verwandten des Menschen, gehören dazu.
Forscher wie Svante Pääbo ahnen bereits, was das Ergebnis sein wird: nämlich dass Zahl und Art der Gene im Schimpansen-Erbgut fast völlig mit der des Menschen identisch sein werden. Das wäre das Ende des Mythos, dass der schlichte Besitz eines Gens zum Maßstab dafür gemacht werden kann, was den Menschen vom Tier trennt. Doch wenn die Anwesenheit einzelner Gene schon nicht taugt, um den Unterschied zwischen Mensch und Tier zu erklären, um wie viel schwieriger wird es dann sein, die Unterschiede zwischen zwei Menschen durch Gene zu erklären? Klaus Koch


Die „Einigkeit“ von Juni 2000 anlässlich einer Pressekonferenz im Weißen Haus hat nicht gehalten: Entgegen ihrer Ankündigung, die Daten des Humangenom-Projektes gemeinsam zu publizieren, sind die US-Forscher Craig Venter (links) und Francis Collins (rechts) jetzt doch getrennte Wege gegangen.
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