Genom Genforscher im Lesefieber

Der Lebenstext des Menschen, die Sequenz des Humangenoms, liegt nun praktisch druckreif vor. Die Genomforscher haben damit ihr zweites Etappenziel erreicht und präsentieren das Ergebnis in der heutigen Ausgabe der Zeitschrift „Nature“. In gemeinsamer Anstrengung haben die im International Human Genome Sequencing Consortium zusammengeschlossenen Wissenschaftler das menschliche Erbgut fast fehlerfrei entziffert und können stolz auf ihre Leistung sein. Sie haben eine solide Basis geschaffen, auf der sich Schritt für Schritt all die diagnostischen und therapeutischen Neuerungen entwickeln lassen, die bislang zwar meist noch Zukunftsmusik sind, die Medizin dereinst jedoch revolutionieren dürften.

Als die Forscher im Jahr 2001 jubelnd die erste Rohfassung des Humangenoms feierten, wimmelte es darin noch von Fehlern. Viele hielten es für geradezu unmöglich, daß man die genaue Bausteinfolge, die Basensequenz, eines so großen Genoms in absehbarer Zeit jemals exakt würde bestimmen können. Doch neue Techniken und Computerprogramme führten die Forscher stetig ans Ziel. Blieben in der Rohfassung noch zehn Prozent der Information unentdeckt, fehlt jetzt nur noch rund ein Prozent. Der Lebenstext ist jetzt sehr genau, ist doch nur noch an durchschnittlich jedem hunderttausendsten Basenpaar mit einem Fehler zu rechnen. Insgesamt umfaßt das Humangenom 2,85 Millionen Basenpaare und enthält die Information für 20.000 bis 25.000 Gene. Anfangs galt die Zahl von 80.000 Genen als durchaus vorstellbar. Von dieser Schätzung waren nach dem Fertigstellen der Arbeitsversion 30.000 bis 40.000 geblieben. So haben die Wette jetzt die wenigen Minimalisten gewonnen, die schon vor der Präsentation der Rohfassung auf höchstens 30.000 Gene gesetzt hatten.

Erste Version ein ungehobelter Klotz?

Angesichts der nun ausgearbeiteten Genomsequenz mag die seinerzeit groß gefeierte erste Arbeitsversion manchem als ein allzu ungehobelter Klotz erscheinen. Doch so fehlerhaft sie auch gewesen ist - der Triumph war berechtigt. Nie zuvor hat es in der Biologie ein vergleichbares internationales Großprojekt gegeben, das eine so große Fülle neuer Informationen lieferte und das Fundament für unzählige Weiterentwicklungen legte. Dutzende Labors aus den verschiedensten Ländern hatten systematisch zusammengearbeitet und in nur gut zehn Jahren die Rohfassung des Genoms erarbeitet. Die dabei gewonnenen Informationen ließen sich zum Teil direkt nutzen, zum anderen lieferten sie das Gerüst für die nun erfolgte Feinarbeit.

Das anfängliche Wettrennen zwischen der Genomfirma Celera und dem internationalen Konsortium hatte die Genomforschung in einer Weise in Schwung gebracht, wie es die Begeisterung für die Sache allein wohl kaum vermocht hätte. Die jetzt abgeschlossene Feinarbeit haben die Forscher des akademischen Humangenomprojekts allein in Angriff genommen, ohne die Konkurrenz. Die Kollegen von Celera haben sich wohlweislich nicht auf diese Sisyphusarbeit eingelassen, vermutlich aus der Ahnung heraus, daß sie mit ihrem Analyseverfahren nicht mithalten könnten, wenn es nicht nur auf Schnelligkeit, sondern auch auf Präzision ankommt.

99 Prozent sind entziffert

Während beim Schrotschußverfahren von Celera das gesamte Genom in unzählige zufällige Stücke zerlegt wird, die sequenziert und später mit Hilfe von Computern wieder zu einem Ganzen zusammengefügt werden, geht man beim Verfahren des Humangenomprojekts systematisch vor. Das Erbgut wird in einander überlappende unzählige Stücke zerlegt, die sequenziert und ebenso systematisch wieder zusammengebaut werden. Diese Methode ist zwar viel aufwendiger als das Schrotschußverfahren, aber auch erheblich genauer. Die Forscher des Humangenomprojektes haben sich abschließend gewissermaßen einen Spaß daraus gemacht, zu untersuchen, ob ihr alter Konkurrent mit seinem Shotgun-Prinzip bei den Feinanalysen überhaupt hätte mithalten können. Hätte er nicht, stellen sie in ihren Analysen zufrieden fest. Denn die vielen langen, fast identischen Verdoppelungen im Genom hätte man mit dem ansonsten so erfolgreichen Schrotschußverfahren nicht erfaßt („Nature“, Bd. 431, S. 927).

Neunundneunzig Prozent des Humangenoms sind nun entziffert, das letzte Prozent bleibt eine weitere Herausforderung. Es betrifft Sequenzabschnitte an den Chromosomenenden sowie an deren "Taillen", die aus langen, monotonen Basenfolgen bestehen und daher besonders schwer akkurat zu entschlüsseln sind. Doch noch bevor sich die Wissenschaftler an diesen letzten Mosaiksteinchen die Zähne ausbeißen, haben sie bereits mit der nächsten Etappe der Genomforschung begonnen. Jetzt geht es darum, auf einer soliden Basis auch das Zusammenspiel der Gene zu verstehen, um letztlich Entscheidungen über Diagnose und Therapie anhand von persönlichen Genaktivitätsprofilen treffen zu können. Die Vision einer individualisierten Medizin beginnt nun konkretere Formen anzunehmen.