200 Millionen fehlende Erbgutbausteine entziffert: Die Lücken im menschlichen Genom sind geschlossen

Schon mal ein Buch komplett durchgelesen? Also wirklich jedes Wort, auch die ISBN-Nummer, die Danksagung, jede Ziffer der Literaturangaben? Wohl kaum jemand wird das ehrlich bejahen. Dennoch würde jeder, der seinen Urlaubsroman zu 90 Prozent gelesen hat, mit dem Brustton der Überzeugung behaupten, das Buch „gelesen“, also alle nötigen Informationen zu haben, um die Liebes- oder Kriminalgeschichte zu verstehen.

So in etwa verhält es sich auch mit dem „Buch des Lebens“, als das das menschliche Erbgut, das Humangenom, mitunter bezeichnet wird. 2001 stellten sich Francis Collins, damals Chef der National Institutes of Health, und der Mitgründer und Leiter der Biotechfirma Celera Craig Venter mit dem damaligen US-Präsidenten Bill Clinton vor die Kameras und präsentierten der Welt die Entzifferung des menschlichen Genoms.

Zwar erwähnte man, dass es nur ein erster Entwurf sei, doch das ging in dem Jubel eher unter. Die Hoffnungen an eine jetzt bessere Aufklärung von Krankheiten und schnellere Therapieentwicklung waren groß und schließlich hatte das gigantische Buchstabierprojekt von 3,3 Milliarden Ziffern des DNA-Fadens aus A, G, T und C (Adenin, Guanin, Cytosin, Thymin), fast ebenso viele Milliarden Dollar gekostet.

Etwa so vollständig wie der „Woyzeck“

Doch im Grunde hatten die Genforscher 2001 noch nicht viel mehr als ein Fragment vom Buch des Lebens, vergleichbar vielleicht mit den Skizzen, die einst der Schriftsteller Georg Büchner vom „Woyzeck“ hinterlassen hatte – durchaus großartig und wertvoll und Stoff genug, um damit Generationen von Germanisten und Schülern zu beschäftigen. Aber eben alles andere als vollständig.

2003 dann präsentierte das weltweite Humangenomprojekt-Konsortium – an dem sich Deutschland erst spät substanziell beteiligt und zu kaum mehr als zur Entzifferung des kleinsten, des 21. Chromosoms beigetragen hatte – dann eine komplette Genomversion. Beinahe. Denn noch immer fehlten acht Prozent.

Kein Drama, war damals der Tenor. Zumal zigtausende Forscherinnen und Forscher bis heute alle Hände voll damit zu tun haben, die entzifferten 92 Prozent wirklich zu verstehen, also die Funktionen der zigtausend, im AGCT-Code versteckten Gene zu erkennen – ohne Chance, das in absehbarer Zeit tatsächlich zu schaffen. Warum also Zeit, Geld und Kraft in die Entzifferung der letzten acht Prozent investieren, die sich den Sequenziermaschinen bis dato beharrlich entzogen hatten?

Weil es ungewöhnliche, womöglich besonders wichtige Regionen des Erbguts sind – etwa die Telomere an den Enden der Chromosomen, die aus vielen immer gleichen Bausteinabfolgen bestehen, weshalb sie schwer zu entziffern sind, aber beispielsweise beim Altern von Zellen eine entscheidende Rolle spielen. Auch die Erbgutabschnitte der Centromere, in der Mitte der X-förmigen Chromosomen gelegen, haben eine schwer lesbare Sequenz, sind aber für die Verteilung der Erbinformation bei jeder Zellteilung und bei der korrekten Reifung von Ei- und Samenzellen beteiligt.

„Diese Teile des menschlichen Genoms, die wir seit mehr als 20 Jahren nicht untersuchen konnten, sind wichtig für unser Verständnis der Funktionsweise des Genoms, genetischer Krankheiten sowie der menschlichen Vielfalt und Evolution“, erläutert Karen Miga von der UC Santa Cruz.

Neue Techniken können zigtausende DNA-Bausteine am Stück lesen

Dass die Lücken jetzt gefüllt sind, machen neue Sequenziermaschinen möglich. Sie lesen nicht mehr nur hundert, sondern zig- und hunderttausende Bausteine lange DNA-Abschnitte am Stück. 2001hatten sich Forscher auf Computer verlassen müssen, die Millionen winzige, nur etwa hundert „Buchstaben“ lange Lebensbuchschnipsel anhand von Sequenzüberlappungen sortierten. Aber das funktionierte nicht für jene acht Prozent Erbgut, die aus „repetitiven“, sich ständig wiederholenden, Sequenzen bestehen.

Das jetzt in einer Spezialausgabe des Fachblatts „Science“ vorgestellte vervollständigte Humangenom enthält die komplette Sequenz aller 22 Chromosomen sowie der geschlechtsbestimmenden X- und Y-Chromosomen, von einem Ende bis zum anderen, von Telomer zu Telomer. Damit haben die daran beteiligten Forschenden nicht nur Fehler korrigiert, sondern dem Buch des Lebens 200 Millionen Buchstaben hinzugefügt, in denen, ersten Analysen zufolge, 99 Gene stecken, die vermutlich jeweils ein Protein bilden. Nicht einberechnet Geninformationen, die für andere Aufgaben in der Zelle nötig sind.

Aber natürlich bleiben auch jetzt noch Lücken. Und die wichtigen, über individuelle Besonderheiten und Krankheiten mit entscheidenden Unterschiede zwischen den Milliarden Genomen der Milliarden Menschen lassen sich mit einem einzigen, noch so perfekten Referenzgenom auch nicht abschätzen. Es wird weitere Auflagen vom Buch des Lebens geben. (mit dpa)