Gentechnologie Stochern im DNA-Salat

Noch ist die Maschine so groß wie ein Kühlschrank. Sie steht im Labor von George Church an der Harvard Medical School. Ob sein "Polonator G 007" funktioniert, weiß außer ihm keiner, aber angeblich kann er DNA schneller entziffern als jeder andere Automat. Irgendwann, prophezeit sein Erfinder, wird so ein Ding auf handliches Würfelformat schrumpfen und in jedem Haushalt stehen, vielleicht neben dem Toaster; wer dann wissen will, ob sein Beefsteak tatsächlich vom Angusrind stammt, schiebt eine Probe davon hinein, und das Genprofil zeigt ihm im Handumdrehen, ob ihn sein Metzger beschummelt hat.

George Church ist nur einer von sieben Wettbewerbern, die sich zum "Archon X Prize" angemeldet haben. Vor zwei Jahren hat ihn der kanadische Diamantenmillionär Stewart Blusson gestiftet. Zehn Millionen Dollar winken dem, der es als Erster schafft, innerhalb von zehn Tagen einhundert menschliche Genome zu sequenzieren, zu einem Preis von nicht mehr als zehntausend Dollar pro Stück und mit einer Genauigkeit von mindestens 98 Prozent. Die Kosten könnte er also mit dem Preisgeld verrechnen. George Church hat allerdings vor, weit darunter zu bleiben: Er sieht längst das Tausend-Dollar-Genom in Reichweite.

Ein neues Geschäftsfeld

"Personal Genomics" heißt das neue Geschäftsfeld. Jeder Mensch soll in nicht allzu ferner Zukunft seine persönliche DNA-Sequenz kennen, genauso wie seine Augenfarbe oder seine Blutgruppe. Bislang ist der Klub derer, die das von sich behaupten können, noch ziemlich exklusiv. Er besteht aus zwei Personen, dem Nobelpreisträger James Watson und dem Genpionier Craig Venter, die beide maßgeblich am Gelingen des Human Genome Project beteiligt waren. Das hatte gut zehn Jahre gedauert und bis zu seinem Abschluss im Jahre 2003 drei Milliarden Dollar verschlungen. Nur noch zwei Monate Zeit und jeweils eine Million Dollar benötigte dann die Entschlüsselung des Erbgutes von Watson und Venter. Seit vergangenem Sommer steht das Ergebnis im Internet.

Die Frage ist nur: Was kann man damit anfangen? Liefert die DNA-Sequenz Hinweise auf den Charakter eines Menschen? Beschreibt sie, wie er aussieht? Welches Risiko für welche Krankheit er trägt? Welches Medikament er vielleicht vorbeugend einnehmen sollte? Erste Kommentare zu den intimen Daten der beiden Gen-Exhibitionisten fielen eher sarkastisch aus. Der Isländer Kari Stefansson, dessen Firma Decode seit zehn Jahren dabei ist, das Erbgut seiner Landsleute zu inventarisieren, fand auf die Schnelle heraus, dass James Watson offenbar ein paar schwarze Vorfahren besessen haben musste; immerhin 16 Prozent seiner Gene seien afrikanischer Abstammung, was insofern pikant war, als Watson kurz zuvor wegen der Bemerkung, Afrikaner seien von Natur aus dümmer als Weiße, von seinem Posten am Cold Spring Harbor Labor zurücktreten musste. Craig Venter nahm die Sache lieber selber in die Hand und verkündete, nun wisse er, dass er ein Nachteulen-Gen trage und eines für Langlebigkeit. Ganz sicher war er sich aber nicht, was das zu bedeuten habe, denn sein DNA-Profil zeige beispielsweise auch, dass er risikoscheu sei, was man nun wirklich nicht behaupten könne.

Mein Genom und ich

Die Antwort, was das alles soll, blieb erst einmal offen. Aber es wird fleißig weiter sequenziert. Anfang dieses Jahres wurde ein neues Mammutprojekt gestartet: Ein Konsortium aus amerikanischen, chinesischen und europäischen Forschern will gleich tausend Freiwillige unter die Lupe nehmen, rekrutiert aus so unterschiedlichen Volksgruppen wie dem nigerianischen Yoruba-Volk, den Einwohnern Utahs, Pekings oder Tokios. Das soll nun endlich die wahre Natur des Menschen enthüllen.

Auch wer nicht so lange warten will, wird längst fündig. "Decode me" nennt der Isländer Stefansson sein neuestes Angebot. Wer bereit ist, tausend Dollar zu investieren, und eine Speichelprobe einreicht, kann ein paar Wochen später in sein Erbgut blicken, als wäre es eine Kristallkugel. Verträgt er Alkohol schlecht? Dann könnte eine kleine Genabweichung auf Chromosom 12 schuld sein. Fallen ihm die Haare aus? "Decode me" kennt sogar das Haarwasser und die Pillen, die helfen könnten. Nikotinsüchtig? Übergewichtig? Asthma? Von Alzheimer über Milchunverträglichkeit bis hin zur Venenthrombose findet sich für alles ein genetisches Risiko. Der Kunde bekommt Aufsätze aus einschlägigen Fachzeitschriften geliefert und soll regelmäßig auf dem Laufenden gehalten werden über den wissenschaftlichen Fortschritt.

Wo so viel genetischer Durchblick winkt, ist die Konkurrenz nicht weit. Anfang des Jahres präsentierte sich auf einem Zukunftskongress des Hubert Burda Verlages in München das kalifornische Unternehmen "23andme". Der Name ist Programm: 23 Chromosomenpaare besitzt der Mensch, und jeder sollte sie ruhig studieren, findet die Gründerin Anne Wojicki. "DNA to go" nannte sie ihren Vortrag und zeigte ihren "spit kit" herum, dessen Inhalt sie zu analysieren verspricht. Einen Geschäftspartner hat sie auch schon an Bord: Es ist ihr Ehemann Sergej Michalowitsch Brin, einer der beiden Gründer der Suchmaschine Google.

Spielwiese mit Profitaussichten

Ein wahrer "Tsunami an Forschungsergebnissen" werde demnächst von der Genfront hereinbrechen, prophezeien die Kalifornier. Das macht das Interesse von Google verständlich: Der Internetriese ist deshalb auch bei Navigenics eingestiegen, das seinerseits beim Weltwirtschaftsforum in Davos auf Kundenfang ging. Navigenics offeriert ebenfalls Tests für verschiedenste genetische Veranlagungen, darunter die für Brust- und Darmkrebs, Diabetes, Multiple Sklerose oder das "Restless Legs Syndrome", bei dem die Betroffenen über unkontrolliertes Muskelzucken in den Beinen klagen.

"Da hat sich eine riesige Spielwiese aufgetan", sagt der Vorsitzende der Deutschen Gesellschaft für Humangenetik (DGH), Peter Propping. "Selbst wenn die Analysen technisch korrekt durchgeführt werden - was bedeutet das denn für die Betroffenen?" Mit dieser Frage schlagen sich seine Kollegen in den genetischen Beratungsstellen täglich herum. Die Kluft zwischen dem, was heute technisch möglich, und dem, was sinnvoll ist, war in der Humangenetik jedenfalls nie größer.

Einer der Väter dieses Faches ist der Amerikaner Victor McKusick. Als er 1966 zum ersten Mal einen Katalog menschlicher Gene herausgab, kam er gerade mal auf 69. Er hatte sie grob anhand von Familienstammbäumen identifizieren können. Das Werk ist bis heute fortgeführt worden: Aktuell listet es 18 000 Einträge auf. Die Zahl relativiert sich allerdings sehr schnell, denn nur von einem Bruchteil aller Erbanlagen ist sowohl die Sequenz bekannt als auch die exakte biochemische Wirkungsweise. Die wichtigsten davon - wie die Chorea Huntington, die Bluterkrankheit, die Sichelzellanämie oder den Albinismus - kannte man schon lange.

Genomisch assoziieren

Die gewaltige Propaganda, mit der das Human Genome Project von Anfang an begleitet wurde, hat ein völlig falsches Bild entstehen lassen. Auf der einen Seite steht ein Heer von Sequenzierungsrobotern, das unablässig Daten ausspuckt. Bioinformatiker filtern daraus wie am Fließband neue Zusammenhänge aus dem DNA-Salat heraus, die sie etwas schamhaft als "genomweite Assoziationen" beschreiben. Die Fachzeitschriften werden mit solchen Ergebnissen überschwemmt: Allein vergangene Woche wurde im Journal of Medical Genetics berichtet, dass man in finnischen Familien Hinweise gefunden habe, die eine Verankerung für musikalische Begabung im Erbgut erkennen ließen. Und britische Forscher verkündeten in Genome Biology stolz, sie hätten nicht weniger als 581 neue Gene entdeckt, die an der Entstehung von Prostatakrebs beteiligt seien.

Auf der anderen Seite ähneln solche Studien immer mehr dem Versuch, einen Pudding an die Wand zu nageln. Als Wissenschaftler des Sequence Ontology Consortium der Universität Berkeley beispielsweise vor drei Jahren in Klausur gingen, um überhaupt zu definieren, was nach heutiger Erkenntnis ein Gen ist, kamen sie zu keiner vernünftigen Antwort mehr.

Chips voller Snips

Geht es nur darum, einen DNA-Fingerabdruck zu erstellen, ist die Technik beispiellos präzise. Zu forensischen Zwecken reicht es schon, ein Dutzend jener Markierungen zu untersuchen, die einigermaßen wahllos auf den Chromosomen verteilt sind. Das sind kurze, hoch variable Abschnitte, die keinen erkennbaren Sinn besitzen, aber von Mensch zu Mensch so verschieden sind, dass schon ein Dutzend von ihnen reicht, um einen Verdächtigen mit fast beliebiger Genauigkeit zu identifizieren. Nach der gleichen Methode funktionieren Vaterschaftstests.

Ganz ähnlich kommen heutzutage die meisten Genomstudien zustande. Nur liefern sie im Gegensatz zum DNA-Profil erheblich weniger Klarheit. An die 13 Millionen variabler Markierungen vermutet man insgesamt im menschlichen Erbgut. Für sich genommen sind das nur Fähnchen, die den Austausch eines einzelnen Basenpaares signalisieren. Aber es kann sein, dass in ihrer Nachbarschaft zufällig ein Gen liegt. Das angelt man dann eben mit. "Single nucleotide polymorphisms", im Fachjargon kurz Snips genannt, lassen sich mühelos zu Hunderttausenden auf einen DNA-Chip packen. Jeder Laborant kann das im Handumdrehen auswerten. So kommen gewaltige Zahlenberge zusammen. Und es wäre ein Wunder, wenn sich daraus nicht wenigstens ein paar Wahrscheinlichkeiten ablesen ließen. Im günstigsten Fall heißt das beispielsweise: Dieses oder jenes Snip-Profil erhöht das Risiko, an zappeligen Beinen zu leiden, vielleicht um zehn Prozent.

Vom Umgang mit Wahrscheinlichkeiten

Die Materialschlacht um das Erbgut hat dazu geführt, dass inzwischen nicht weniger als sechstausend Gene im Verdacht stehen, im Falle einer Mutation ein kleines bisschen an der Entstehung von Krankheiten beteiligt zu sein. Jedes zehnte davon lässt sich sogar schon durch Tests nachweisen. Aber wozu? Wenn überhaupt Symptome bekannt sind, dann sind sie in den allermeisten Fällen so selten, dass sie ein Arzt selbst in lebenslanger Praxis nicht zu Gesicht bekommen wird.

Um die Spreu vom Weizen zu trennen, hat die Deutsche Gesellschaft für Humangenetik jetzt damit begonnen, einen Katalog auszuarbeiten. Welche Gentests besitzen tatsächlich diagnostischen Wert? Achtzig bis hundert will man näher unter die Lupe nehmen. Arzt und Patient stehen dann immer noch vor der Frage, wie sie mit dem Ergebnis umgehen sollen. Hilft es einer Frau, wenn sie weiß, dass sie ein vierzigprozentiges Risiko geerbt hat, an erblichem Brustkrebs zu erkranken? Soll sie sich dann vorbeugend einer Amputation unterziehen? Oder soll ein Paar Nachwuchs zeugen, wenn dabei die Gefahr besteht, dass ihre Kinder an unheilbarer Mukoviszidose leiden könnten? Ist es erlaubt, Embryonen schon im Reagenzglas zu testen (siehe "Rettungsgeschwister", Seite 62)? Wie kann die Lebensqualität eines Menschen verbessert werden, wenn sich herausstellt, dass ein Gen für die tödlich verlaufende Chorea Huntington in ihm steckt, die Krankheit aber noch gar nicht ausgebrochen ist? Sollen Krankenversicherer oder Arbeitgeber Zugang zu den Testergebnissen haben?

DNA-Profile im Internet

Solche Skrupel fechten den Sequenzierungskünstler George Church nicht mehr an. Er ist bereits zu neuen Ufern aufgebrochen. Im Rahmen seines "Personal Genome Project" will er weitere 100 000 Freiwillige rekrutieren. Zehn Mitstreiter hat er bereits gewonnen. Ihre DNA-Profile sollen demnächst im Internet veröffentlicht werden, samt Passfoto und persönlichen medizinischen Angaben. "Wir können gar nicht verhindern, dass diese Art von Informationen künftig die Runde machen", sagt eine der Mitstreiterinnen, die Journalistin Esther Dyson. "Also ist es besser, wir gehen voran, und sehen mal, was mit den Daten passiert."

Die Genschnipselei wird wohl noch eine Weile weitergehen. Mindestens so lange, bis auch der letzte Sequenzierungsroboter endlich abgezahlt ist.