Reaktionen auf die Enzyklopädie der Erbgutelemente : Was ist eigentlich ein Gen?

Mit dem Encode-Katalog sehen Wissenschaftler unser Erbgut in einem neuen Licht. Sie erhoffen sich Hinweise auf die Ursachen der Volkskrankheiten.

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Mosaik des Lebens. Entzifferte Abschnitte der menschlichen Erbinformation DNS auf einem Computerbildschirm.
Mosaik des Lebens. Entzifferte Abschnitte der menschlichen Erbinformation DNS auf einem Computerbildschirm.Foto: Science Photo Library/Focus

Welche Rolle spielen die Gene bei Krankheiten wie Krebs oder Alzheimer? Warum wird der eine krank, der ein Alzheimer-Risiko-Gen in sich trägt, während ein anderer gesund bleibt? Auf Fragen wie diese wollen Forscher eine Antwort finden. Wir haben mit drei Wissenschaftlern gesprochen.

BEISPIEL HERZ

„Als das menschliche Erbgut entziffert wurde, dachten wir: Wenn wir die Gene kennen, dann wissen wir auch, wie die Volkskrankheiten entstehen und wie man sie behandeln muss. Doch die Natur ist viel komplexer, als wir es uns ausgemalt haben. Die etwa 20 000 Eiweiß-kodierenden Gene sind nur die unterste Ebene des menschlichen Genoms. Darüber liegen etliche regulatorische Ebenen, ohne die die Eiweißproduktion nicht bedarfsgerecht anspringt oder nicht mehr zum Stillstand kommt.

Erkrankungen des Herzmuskels zum Beispiel können klassische Erbleiden sein, die tatsächlich durch eine einzelne Genmutation und ein daraus resultierendes defektes Eiweiß ausgelöst werden. Ein solch einfacher und direkter Zusammenhang ist allerdings relativ selten. Viel öfter kommt es vor, dass Patienten mit nicht unterscheidbaren Genprofilen dennoch sehr unterschiedlich auf Schädigungen reagieren, etwa durch eine Virusinfektion oder eine Chemotherapie oder durch eine Störung des Immunsystems leiden, die sich gegen das Herz richtet. Der eine verkraftet das extrem schlecht und braucht später eine Transplantation, der andere dagegen kommt gut damit zurecht. Der Unterschied zwischen solchen Patienten dürfte in der Regulation liegen. Wenn wir diese essentiell wichtigen Ebenen mit dem Encode-Katalog Schritt für Schritt etwas besser durchschauen, können wir auch Patientenprognosen besser einschätzen und gezielter festlegen, wer eine aggressive Therapie braucht und wessen Körper sich selbst zu helfen weiß. Ich bezweifle jedoch, dass wir den menschlichen Körper angesichts der extremen Komplexität des menschlichen Genoms jemals komplett verstehen.“

Wolfgang Poller, Kardiologe an der Charité Berlin

BEISPIEL GEHIRN

„Das An- und Abschalten von Genen ist wohl nirgends so wichtig wie in unserem Gehirn. Diese Schalter werden jedes Mal gebraucht, wenn sich eine Nervenzelle verändert, weil wir zum Beispiel etwas lernen oder eine Erinnerung abrufen wollen. Wir wollen besser verstehen, wie diese Schaltnetzwerke normalerweise funktionieren und was bei Demenzen anders läuft. Encode zeigt, dass mindestens 75 Prozent des Erbguts abgelesen werden. Oft werden diese RNS-Abschriften nicht in Eiweiße übersetzt, sondern sie erfüllen andere Aufgaben. Die kleinen Varianten, Mikro-RNS, verstehen wir recht gut: Sie behindern das Ablesen von Genen. Bestimmte Arten der Mikro-RNS können möglicherweise als frühes Warnzeichen einer Demenz wie Alzheimer dienen oder durch Medikamente unterdrückt werden, so dass sich das Erinnerungsvermögen nicht weiter verschlechtert. Allerdings gibt es viel mehr lange RNS-Abschriften, deren Funktion wir nicht einmal ahnen. Es bleibt noch viel zu tun!“

André Fischer, Sprecher des Deutsches Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen in Göttingen

BEISPIEL KREBS

„Man nimmt an, dass Krebs eine Krankheit des Genoms ist. Viele Erbgutveränderungen, die wir in Tumoren gefunden haben, betreffen aber gar keine Gene, sondern die Stellen dazwischen. Die hat man lange Zeit stiefmütterlich behandelt und sie einfach ignoriert. Encode zeigt uns nun mit dieser ersten umfassenden Enzyklopädie der Regulationsmechanismen, dass diese Regionen mindestens ebenso wichtig sind wie die Gene. Das ist ein wichtiger Meilenstein. Zum einen bestätigen die Daten viele kleinere Studien. Zum anderen geben sie viele Anregungen für weiterführende Arbeiten.

Forscher können künftig einfach nachschlagen, ob kleine Erbgutveränderungen außerhalb der Gene eine Funktion haben und ob man diese Funktion schon kennt. Der Blick auf die Daten wird dadurch zielgerichteter. Gleichzeitig verändert sich unsere Sicht, was eigentlich ein Gen ist. Denn Abschnitte im Erbgut, die in RNS übersetzt werden, haben ja wichtige Aufgaben – auch wenn sie nicht unmittelbar die Blaupause für Eiweiße sind.

Unsere Arbeitsgruppe interessiert zum Beispiel besonders, welche Rolle solche sehr kurzen und sehr langen RNS-Stränge bei der Entstehung und im Verlauf von Leber- und Lungenkrebs spielen.“

Sven Diederichs, Forscher am Deutschen Krebsforschungszentrum und am Institut für Pathologie der Universität Heidelberg

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