Gesundheit : Materialschlacht um das menschliche Genom

CLAUS PETER SESCIN

Er will der Erste sein - und läßt demonstrativ die Muskeln spielen: J. Craig Venter, Molekularbiologe und Chef der US-Firma Celera, zeigt stolz auf den Apparatepark in seinem saalgroßen Labor. Dort arbeiten rund um die Uhr ein riesiger Super-Computer - der angeblich zweitschnellste zivile der Welt - und bald 230 Sequenzier-Maschinen, die vollautomatisch im Erbgut (DNS) beliebiger Lebewesen die Reihenfolge der vier Grundbausteine bestimmen. Diese DNS-Daten werden im Super-Computer gespeichert und sollen einmal weltweit abrufbar sein - was teils kostenpflichtig ist und, wenn alles klappt, viel Geld einbringt.

Mit seiner 300-Millionen-Dollar-Investition hofft Venter, ein Pionier der Gen-Forschung, die etablierte Konkurrenz vom Humanen Genom-Projekt (Hugo) ausstechen zu können: Der 52-jährige will die drei Milliarden Bausteine des menschlichen Erbguts bis Ende 2001 sequenziert haben. Nachdem er letztes Jahr erstmals von seinem Vorhaben berichtet hatte, läßt er den Worten nun Taten folgen. Bei dem Wettlauf steht viel auf dem Spiel: Wer das menschliche Genom zuerst analysiert hat, kann sich Patentrechte sichern und Informationen über das Erbgut an die Pharma-Industrie verkaufen.

Doch die Hugo-Forscher - sie sind überwiegend bei den amerikanischen Nationalen Gesundheitsinstituten (NIH) angestellt oder werden von diesen finanziert - geben sich so schnell nicht geschlagen. Damit sie Venter Paroli bieten können, wurde kürzlich ihr Etat um mehrere Millionen Dollar aufgestockt - zum Kauf von 250 neuen Sequenzier-Automaten. Damit wollen sie nun schon im Frühjahr 2000 eine erste Blaupause des menschlichen Genoms liefern - statt, nach bisherigem Plan, im Jahr 2005. Allerdings will auch Venter insgesamt 230 neue Maschinen zum Stückpreis von gut einer halben Million Mark in die Materialschlacht werfen. Das Geld stammt aus den Kassen von Privatinvestoren und aus dem Börsengang seiner Firma im vergangenen Herbst.

Venters frühere Kollegen von den NIH - er arbeitete dort bis 1998 - finden seine Privatinitiative ethisch bedenklich. Sie werfen ihm "Wildwest-Methoden" vor, da er mit Staatsgeldern erworbenes Know-How kommerzialisiere, ohne indes andere Forscher und die Allgemeinheit an den Früchten dieses Wissens teilhaben zu lassen. Denn während das Humane Genom-Projekt sämtliche Zwischenresultate bei der Sequenzierung des menschlichen Genoms öffentlich verfügbar macht - eine Quelle, aus der auch Venter gern schöpft -, will er seine Ergebnisse teilweise zurückhalten: 20 Millionen der drei Milliarden menschlichen Erbbausteine sind variabel - polymorph sagen die Genetiker -, der große Rest ist bei allen Menschen identisch. Die variablen Bestandteile aber sind die interessantesten, bestimmen doch allein sie die Unterschiede zwischen den Menschen - gerade auch bezüglich Krankheiten und Anfälligkeiten. Deshalb sind diese Daten für die Pharma-Industrie Gold wert - was sie entsprechend honoriert. Um in den Genuß dieses Geldsegens zu kommen, will Venter nur die "festen" von ihm ermittelten Gen-Sequenzen frei verfügbar machen, für die variablen fordert er saftige Gebühren.

Gleichwohl hat Venters Vorgehen, zumindest in den USA, Methode. Auf ähnliche Weise wurden auch andere führende amerikanische Genetiker zu Multi-Millionären. So brachte etwa Herbert Boyer, ehemaliger Professor an der University of California in San Francisco, sein Wissen 1976 in die von ihm gegründete Firma Genentech ein - heute ist sie ein Branchenführer.

Auch Venters "Genom-Streich" könnte eine Erfolgsgeschichte werden. Zeitgewinn gegenüber der Konkurrenz verspricht er sich insbesondere von einer neuartigen, vereinfachten Vorgehensweise. Seine Hugo-Widersacher arbeiten nach der herkömmlichen Methode: Sie nehmen sich nicht das gesamte Genom auf einmal vor - beim Menschen besteht es aus 23 Chromosomen-Paaren -, sondern jeweils nur ein einzelnes Chromosom. Jedes dieser Ketten-Moleküle besteht aus knapp 100 Millionen "genetischen Buchstaben" (Nukleotiden). Doch eine so lange DNS-Kette können die Sequenzier-Maschinen nicht verarbeiten - sie werden nur mit kurzen Abschnitten von bis zu rund 600 Buchstaben fertig. Deshalb unterteilen die Forscher des Humanen Genom-Projekts das Chromosom zunächst in für die Maschinen "verdauliche" DNS-Happen. Die Fragmente werden dabei so gewählt, daß sie sich teilweise überlappen. (Möglich ist dies, weil viele identische Kopien des Chromosoms gleichzeitig "in Arbeit" sind). Im zweiten Schritt ermitteln die Hugo-Forscher, wo auf dem Chromosom diese DNS-Abschnitte jeweils sitzen; dabei entsteht eine Art Landkarte des Chromsoms. Im dritten Schritt fügen sie die analysierten "Schnipsel" gleichsam wieder zur langen Ursprungskette zusammen - eine gigantische Puzzlearbeit. Wichtige Hinweise geben dabei die sich überlappenden Teile der Fragmente - sie zeigen die "Anschlußstellen" - und die Landkarte des Chromosoms aus Schritt zwei.

Venter indes hält diese Methode für uneffektiv. Er favorisiert das von ihm entwickelte "Schrotschuß-Konzept". Dabei nimmt er nicht ein einzelnes Chromosom ins Visier, sondern das gesamte Genom. Es wird wie bei der herkömmlichen Methode in viele kurze, sich überlappende DNS-Bruchstücke zerteilt - der "Schrotschuß". Doch die mühselige und zeitaufwendige Kartierung der Abschnitte (Schritt zwei der Hugo-Forscher) läßt Venter einfach aus. Dafür setzt er auf geballte Rechen-Power: Sein Super-Computer ermittelt allein anhand der Überlappungen, welche Bruchstücke zusammengehören. Dabei helfen einige "clevere Tricks", die Venter mit seinem Teammitglied Hamilton O. Smith - einem Medizin-Nobelpreisträger - ersonnen hat.

Wissenschaftliche Glaubwürdigkeit verschaffte sich Venter mit zahlreichen Fachartikeln, insbesondere mit einem, den er 1995 gemeinsam mit Smith veröffentlichte: Die beiden sequenzierten - mit der Schrotschuß-Methode - als erste das komplette Genom eines Bakteriums und lösten damit einen wahren Forschungsschub aus. Auch ökonomisch wußte Venter zu überzeugen: Er sammelte bislang 500 Millionen Dollar an Venture-Kapital ein.

Doch Kritiker bemängeln, daß ein Bakterien-Genom lediglich aus rund 1,8 Millionen DNS-Buchstaben besteht. Zweifelhaft bleibe, ob die Schrotschuß-Methode auch bei komplizierteren Organismen noch funktioniert. Ein grundsätzliches Problem besteht darin, daß sich etwa im menschlichen Genom in vielen Regionen immer wieder gleiche DNS-Abschnitte befinden. Dies könnte den Computer bei der Zuordnung verwirren - und zwar umso stärker, je mehr Verwechslungsmöglichkeiten bestehen. Derzeit machen Venter und Kollegen mit dem Genom der Fruchtfliege - es hat rund 160 Millionen Nukleotide - die Probe aufs Exempel: "Wenn wir damit Erfolg haben, verändern wir die Welt." Danach geht das Team ans menschliche Genom.

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