Von Hans Lehrach, Helmut Blöcker und Matthias Platzer
21. Oktober 2004 Im Februar 2001 hat die internationale Gemeinde der Genomforscher die Entzifferung des menschlichen Genoms verkündet. Es handelte sich dabei um eine sogenannte Arbeitsversion, das Ergebnis eines 1990 begonnenen ambitionierten und anfänglich stark umstrittenen Projekts. Jetzt konnte es erfolgreich abgeschlossen werden.
Hat man noch vor einem Jahrzehnt angenommen, der Mensch verfüge über rund 100.000 Gene, so weiß man heute, daß die tatsächliche Zahl nur ein Fünftel bis ein Viertel davon beträgt. Bei 19.599 Genen steht fest, daß sie für die Produktion von Eiweißen zuständig sind. Weitere 2188 Gene erfüllen wahrscheinlich ebenfalls diese Aufgabe, und bei den restlichen Genen muß die Funktion noch eindeutig geklärt werden.
Einzigartig hohe Genauigkeit
Mehr als 99 Prozent der sogenannten euchromatischen, an Genen reichen Erbsubstanz des Menschen sind jetzt mit einer bisher einzigartig hohen Genauigkeit entziffert. Diese beträgt 99,999 Prozent. Im Gegensatz zur Rohfassung aus dem Jahr 2001 mit etwa 150.000 Lücken sind die rund drei Milliarden Bausteine der humanen Sequenz jetzt nur noch an 341 Stellen unterbrochen.
Diese Lücken liegen meist entweder in den für heutige Technologien unzugänglichen heterochromatischen, genarmen Bereichen oder in Abschnitten, die im Genom mehrfach vorkommen. Jedenfalls hat sich die Länge der kontinuierlich zu lesenden Sequenzabschnitte von durchschnittlich 81.500 Basen auf 38,5 Millionen Basen erhöht. Dadurch sind nicht nur viel genauere Studien über die Gene selbst möglich, sondern auch über die Bereiche, die regulatorische Funktion haben.
Fehlerhafte Vorhersagen
Die Genauigkeit, mit der die Sequenz nun vorliegt, läßt aber auch erkennen, daß mehr als die Hälfte aller Genvorhersagen von 2001 fehlerbehaftet waren. Weiterhin kann man jetzt die Evolution der Gene genauer unter die Lupe nehmen. Segmentverdoppelungen großer Bereiche, die für derartige Untersuchungen von Interesse sind, gingen im "Rauschen" der noch ungenauen Rohfassung teilweise unter. Erst jetzt konnte man Hinweise darauf finden, daß auch in evolutionär junger Zeit noch Gene entstehen und untergehen. Durch den Prozeß der Duplikation und Divergenz haben sich 1183 Gene neu gebildet, und 33 sind durch Mutation zu nichtfunktionalen Pseudogenen untergegangen.
Die genetischen Ursachen vieler Krankheiten konnten schon identifiziert werden. Anhand der nun vorliegenden nahezu vollständigen Sequenz lassen sich in Zukunft mit großer Sicherheit auch genetische Veränderungen aufspüren, die komplexen Erkrankungen wie Krebs, Bluthochdruck, chronischen Entzündungen und Fettsucht zugrunde liegen. Auch wenn dieses Wissen meist noch keine direkte Anwendung in der Therapie der Betroffenen bietet, so ist es doch die Voraussetzung für eine künftige gezielte Heilbehandlung.
Hoher Qualitätsstandard
Zum Human Genome Project, an dem 2800 Wissenschaftler in 20 Forschungszentren aus sechs Nationen beteiligt waren, haben deutsche Wissenschaftler einen nicht geringen Teil beigetragen. Sie konzentrierten sich vor allem auf die Chromosomen 3, 8, 9, 17, 21 und X, auf denen eine nicht unerhebliche Anzahl von Krankheitsgenen gefunden wurde. Zum Beispiel identifizierte man Gene, die für Kleinwüchsigkeit, geistige Behinderung, Nachtblindheit sowie Nieren- und Hauterkrankungen sorgen. Die drei beteiligten deutschen Gruppen in Jena, Berlin und Braunschweig haben zusammen mit japanischen Kollegen durch die schon im Jahr 2000 veröffentliche Analyse des Chromosoms 21 einen hohen Qualitätsstandard gesetzt und damit direkt auch das internationale Gesamtprojekt geprägt. Das dreifache Vorkommen des Chromosoms 21 verursacht beim Menschen das Down-Syndrom.
Erst kürzlich haben die gleichen Gruppen zusammen mit japanischen, chinesischen, taiwanesischen und südkoreanischen Wissenschaftlern die Sequenz des analogen Chromosoms unseres nächsten Verwandten, des Schimpansen, publiziert. Der direkte Vergleich chromosomaler Sequenzen von den beiden nah verwandten und doch wiederum so unterschiedlichen Spezies Mensch und Schimpanse hat noch einmal deutlich gemacht, wie wertvoll die genetische Analyse der sogenannten Modellorganismen, zu denen etwa Schimpanse, Maus, Ratte und Rhesusaffe zählen, für die Erforschung der Funktionen des menschlichen Organismus ist.
Direkter gesellschaftlicher Einfluß
Der Eingang und die Nutzung dieser Daten in die klinische Forschung, die Pharmaforschung und damit auch direkt in unsere Gesundheits- und Lebensbereiche ist nicht mehr wegzudenken. Auch in anderer Hinsicht zeigen diese Projekte schon jetzt einen direkten gesellschaftlichen Einfluß durch die Schaffung von Arbeitsplätzen in den entstandenen Start-up-Unternehmen, die zu einem großen Teil von ehemaligen Mitarbeitern des Deutschen Humangenomprojekts und des Nationalen Genomforschungsnetzes initiiert worden sind.
Das Konsortium des Human Genome Project hofft sehr, daß Deutschland auch weiterhin die internationalen Anstrengungen in der Genomforschung unterstützen kann. Doch die Zukunft der deutschen Genomforschung steht in den Sternen. Konnten die bisherigen Arbeiten noch mit finanzieller Unterstützung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung vorgenommen werden, stehen nun keine Mittel mehr für die Beteiligung deutscher Forscher an solchen erfolgreichen und prestigeträchtigen internationalen Großprojekten zur Verfügung.
Sollte es bei dieser Förderpolitik bleiben, gäbe es in Deutschland im Bereich der Genomforschung keine Spitzenforschung mehr, die an wegweisenden internationalen Vorhaben mitwirken könnte. Dies würde nicht nur die internationale Forschergemeinde bedauern. Es wäre auch ein verhängnisvoller Rückschritt im Bereich der Gesundheitsforschung und letztlich auch bei der Schaffung von Arbeitsplätzen im rohstoffarmen Deutschland.
Die Autoren sind an den drei am Deutschen Humangenomprojekt beteiligten Einrichtungen tätig, Lehrach am Berliner Max-Planck-Institut für molekulare Genetik, Blöcker an der Gesellschaft für Biotechnologische Forschung in Braunschweig und Platzer am Institut für Molekulare Biotechnologie in Jena.
Text: Frankfurter Allgemeine Zeitung, 21.10.2004, Nr. 246 / Seite 31
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