Zukunft der Medizin : Kalkulierte Keime

Alice McHardy schließt vom Erbgut aufs Äußere – zumindest bei Bakterien.

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Berechnet Bakterien. Die Bioinformatikerin Alice McHardy stellte das Programm „Traitar“ vor.
Berechnet Bakterien. Die Bioinformatikerin Alice McHardy stellte das Programm „Traitar“ vor.Foto: Thilo Rückeis/Tsp

Das rasche und preiswerte Lesen von Erbinformation ermöglicht es heutzutage, den Mikrokosmos der Viren, Bakterien und Pilze in neuem Licht zu betrachten. Das Genom, also das komplette Erbgut eines Lebewesens, kann Aufschluss über wichtige (etwa krank machende) Eigenschaften eines Organismus und seine evolutionäre Entwicklung geben. Um die gewaltigen Mengen an entzifferter genetischer Information zu bewältigen und richtig zu deuten, bedarf es jedoch der Hilfe des Computers.

Beim Kongress „Future Medicine“ stellte Alice McHardy vom Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung in Braunschweig ein Analyseprogramm für Mikroorganismen vor. „Traitar“, so der Name des lernfähigen Programms, kann mit genetischen Sequenzen die Eigenschaften von Mikroben ableiten, biologisch Phänotyp genannt.

Charakteristisch für Bakterien sind etwa ihre Fähigkeiten, unter bestimmten Bedingungen zu wachsen, spezielle Eiweißstoffe (Enzyme) zu bilden, oder eine typische Form anzunehmen. Insgesamt 67 solcher Eigenschaften kann „Traitar“ aus Erbgutdaten ableiten. Dafür ist es erforderlich, dass von den Genen zunächst die Genprodukte, meist Proteine, abgeleitet werden. Die Proteine prägen dann die Eigenschaften eines Keims. Hunderte von Bakterienarten wurden bereits mit der „Traitar“-Software durchleuchtet.

Auch die Auswertung von Teilabschnitten des Genoms ist möglich, ja sogar erwünscht, wenn auch noch nicht mit dem Traitar-Programm. „Wenn wir uns auf jene kleinen Bereiche des Erbguts konzentrieren, die wichtig sind, erspart uns das die komplette Entzifferung des Genoms“, sagte die Forscherin.

Ein Beispiel für die medizinische Bedeutung der genetischen (Teil-)Auswertung sind Antibiotikaresistenzen, also die Fähigkeit von Bakterien, gegen sie gerichtete Medikamente abzuwehren. Diese Resistenzfähigkeit ist mit Proteinen verknüpft und damit auch genetisch verankert. McHardy berichtete über Analysen des Krankenhauskeims Pseudomonas aeruginosa. Es war möglich, die Resistenz des Bakteriums gegen bestimmte Antibiotika vorherzusagen.

Am 7. November fand in Berlin der „Future Medicine“-Kongress des Tagesspiegels und des Berlin Institute of Health statt. In dieser Serie berichten wir über herausragende Vorträge auf dem Kongress.

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