1000-Genom-Projekt: Mega-Gen-Datenbank soll bei Erforschung von Krankheiten helfen
02.11.2012
Im Rahmen des internationalen 1000-Genom-Projekt ist es Forschern gelungen, Gensequenzen von mehr als 1000 Menschen zu entschlüsseln. Die Daten sind in einer sogenannten „Mega-Gen-Datenbank“ im Internet öffentlich zugänglich und sollen bei der Erforschung von Krankheiten wie Krebs helfen. Bislang wurde die DNA von Menschen aus insgesamt 14 Bevölkerungsgruppen ausgelesen.
Viele Erkrankungen werden durch Erbgut beeinflusst
Das 1000-Genom-Projekt ist ein internationales Forschungsprojekt, das sich zum Ziel gemacht hat, einen detaillierten Katalog der menschlichen genetischen Variationen zu erstellen. Die Wissenschaftler erhoffen sich, daraus „Hinweise auf die Entstehung von genetisch bedingten Erkrankungen“ zu erhalten. Zudem könnten sich „neue medizinische Therapien aus den Erkenntnissen ableiten“. Bislang sei die DNA von 1092 Menschen aus 14 Bevölkerungsgruppen sequenziert worden, berichten die Forscher im Fachmagazin „Nature“. Sie setzen große Hoffnung in die medizinischen Möglichkeiten, die die „Mega-Gen-Datenbank“ beinhaltet, heißt es weiter. Denn viele Erkrankungen wie Diabetes oder Krebs würden durch zahlreiche Gene und Umweltfaktoren beeinflusst werden, berichten Ralf Sudbrak und Hans Lehrach vom Max-Planck-Institut für Molekulare Genetik (MPIMG) in einem Beitrag. Darüber hinaus könnten „genetische Unterschiede zwischen einzelnen Bevölkerungsgruppen“ ermittelt werden.
In der Datenbank des Projektes befinden sich nach eigenen Angaben momentan Daten von Menschen aus aller Welt bis auf den Kontinent Australien. Die Wissenschaftler schreiben: „So können genetische Auffälligkeiten einzelner Menschen oder Personengruppen vor dem Hintergrund genetischer Variationen in den verschiedenen Bevölkerungsgruppen bewerten werden“.
1000-Genom-Projekt entschlüsselt Erbgut
In lediglich 0,1 Prozent der DNA sollen sich Menschen von einander unterscheiden. Demnach ist dieser so gering erscheinende Unterschied dafür verantwortlich, dass bestimmte Menschen an einer Krankheit leiden und andere wiederum nicht. Auch die Wirksamkeit von Medikamenten wird durch das Erbgut beeinflusst. Die Gen-Datenbank helfe laut Forschern dabei, „diese komplexen Unterschiede zu erforschen und besser zu verstehen“.
Mehr als 100 Forscher sind an dem Projekt beteiligt, das im Jahr 2008 gestartet wurde. „Die Studie liefert erstmals eine umfassende Karte des menschlichen Erbguts, in die eingezeichnet ist, wie häufig verschiedene Varianten an einer bestimmten Stelle des Erbguts auftreten," berichtet Jan Korbel vom European Molecular Biology Laboratory (EMBL) in Heidelberg. „Die Untersuchung hat einen hohen wissenschaftlichen Wert, weil sie uns hilft, das Erbgut besser zu verstehen", ergänzt der Wissenschaftler, der an der Studie beteiligt ist. Die biomedizinische Forschung könne jetzt auf eine umfangreiche Daten- und Referenzquelle zurückgreifen.
Bei der Erforschung von Krebs könnte anhand der Datenbank beispielsweise ermittelt werden, in welchem Teil der DNA Unterschiede zwischen gesunden und erkrankten Menschen auftreten. Darüber hinaus könnten Wissenschaftler andere genetische Auffälligkeiten identifizieren, die mit medizinisch relevanten Genen oder generischen Veränderung in Zusammenhang stehen. So könnten neue Erkenntnisse über bereits vorhandene aber auch neue Therapien gewonnen werden. Dennoch geht nicht jede kleine Veränderung in der DNA mit einer Erkrankung einher. In den meisten Fällen „haben kleine genetische Veränderungen keine Folgen“.
Pharmaforschung findet häufig nur an Erbgut von Europäern oder Amerikanern statt
Ein weiteres Einsatzgebiet für die Gen-Datenbank liegt in der Pharma- und biomedizinischen Forschung. „Neue Medikamente und Therapien werden heute meist an Europäern oder Amerikanern mit europäischen Wurzeln erprobt", erklärt Jan Korbel. Bei Afrikanern und Asiaten würden Medikamente nicht zwangsläufig gleich wirken. So könnte eine bestimmte, häufig auftretende Genvariante die Wirksamkeit von Medikamenten beeinflussen. „Aus diesem Grund ist es so wichtig, möglichst globale Sequenzdaten zu haben. Das hilft Forschern, schon im Vorfeld Hinweise auf mögliche Probleme zu finden."
Mit ihren Sequenzierungs-Methoden können die Forscher Variationen erfassen, die beispielsweise nur bei einem Menschen von Einhundert oder seltener auftreten. Das Wissenschaftsteam konnte zwar in kleinen Regionen seltene Gen-Variationen finden, häufig auftretende Abweichungen konnten sie aber weltweit nachweisen. Die Forschungsarbeit zeigte, dass jeder Menschen Hunderte von seltenen Genvarianten besitzt, die maßgeblich die Arbeit der Gene beeinflussen, berichtete der beteiligte Forscher Gil McVean von der englischen Oxford-Universität. Zwei bis fünf seltene Genabweichungen konnten bereits durch die Studie in einen Kontext gebracht werden.
Potentielle Krebsarten können kaum als Risiko ausfindig gemacht werden
Kritiker warnen vor allzu großen Erwartungen. So müssen auch die Wissenschaftler einräumen, dass das Auslesen des Erbguts nur eine begrenzte Möglichkeit liefert, „ein Erkrankungsrisiko vorherzusagen“, wie sie im Fachmagazin "Science Translational Medicine" schreiben. So könne beispielsweise ein erhöhtes Risiko von Krebserkrankungen oft nicht ausgemacht werden, weil „diese nur selten in den Gene stehe“. Komme Krebs in Familien gehäuft vor, kann die Entschlüsslung des gesamten Erbguts nicht weiterhelfen, weil die meisten Krebsarten nicht durch Zellmutationen entstehe, sondern durch „Lebensstil, Umweltfaktoren und zufälligen genetischen Fehlern in der Zellteilung“, so Kenneth Kinzler vom Ludwig Center der Johns Hopkins Medical Institution.
Alzheimer und Diabetes Typ-1 könnten identifiziert werden
Dennoch konnten bei insgesamt vier Erkrankungen mehr als 75 Prozent der gefährdete Patienten identifiziert werden. Nach Angaben des Teams fallen darunter Krankheiten der Herzkranzgefäße bei Männern die zu einem Herzinfarkt führen können, Autoimmunerkrankungen der Schilddrüse (Schilddrüsenüberfunktion), Diabetes Typ Eins sowie Alzheimer.
Das Forschungsprojekt soll damit noch nicht beendet sein. Zwar sei das eigentliche Ziel des 1000-Genom-Projekts bereits schon erreicht, dennoch wollen die Wissenschaftler weitermachen und peilen für die nächste Phase des Projekts weitere 1500 von 12 neuen Populationen zu sequenzieren. Damit soll eine noch intensivere Forschung künftig möglich sein. (ag)
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