Humangenom: Eine Million Unterschiede
Die Initiatoren des HapMap-Projekts haben Wort gehalten: Auf einer Konferenz im Oktober 2002 hatten sie angekündigt, binnen drei Jahren eine Karte vorzulegen, welche die Diversität innerhalb des menschlichen Genoms widerspiegelt. Nun ist es so weit.
© International HapMap Project (Ausschnitt)
Das große Humangenomprojekt widmete sich noch den 99,9 Prozent an genetischer Information, die allen Menschen gemeinsam ist. Nun nahm ein internationales Konsortium von über 200 Forschern aus China, Großbritannien, Kanada, Japan, Nigeria und den USA die übrigen 0,1 Prozent ins Visier. Dieses Zehntelprozent ist verantwortlich für die individuellen Unterschiede zwischen Menschen – aus genetischer Sicht wohlgemerkt.
Warum bestimmte Personen eher als andere an Krankheiten wie Diabetes, Krebs oder der Alzheimer-Demenz erkranken, und warum manche Menschen auf ein Medikament anders reagieren als die Allgemeinheit, soll das Projekt "HapMap" aufklären helfen. Dieses Wissen selbst liefert die Varietäten-Karte noch nicht – denn sie ist nur ein Werkzeug. Das allerdings wird die Forschung in Zukunft enorm beschleunigen. So schätzt Yusuke Nakamara, Leiter des beteiligten japanischen Institutes: "HapMap wird den Aufwand für die Suche nach erblichen Risikofaktoren um den Faktor zehn bis zwanzig reduzieren." Daher werden sich die Kosten des Projekts von 138 Millionen Dollar rasch refinanzieren, glauben die HapMap-Initiatoren.
Bei den genetischen Besonderheiten, welche HapMap nun auf den menschlichen Chromosomen erfasst, handelt es sich um die so genannten SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms), im Gentikerjargon kurz "Snips" genannt. Ein Snip ist eine Stelle in der Erbgutsequenz, wo bei mindestens einem Prozent der Individuen ein anderer DNA-Baustein vorkommt als beim Rest der Bevölkerung. Etwa zehn Millionen von diesen Ein-Basen-Variationen liegen im Humangenom vor – die allermeisten davon haben aber keine wesentlichen Konsequenzen für ihre Träger.
Während die verschiedenen Haplotypen im Laufe der Evolution offenbar recht frei kombiniert worden sind, entdeckten die Wissenschaftler innerhalb der Haplotypen kaum Variationen. Deshalb können sie nun anhand der Kenntnis einiger hunderttausend Marker-Snips auch die genetische Variation in der Umgebung vorhersagen. Allerdings appelieren die Wissenschaftler, es sei nötig, statistisch sehr sorgfältig vorzugehen, um keine falschen Schlüsse zu ziehen.
Die Nationalen Gesundheitsinstitute der USA (NIH) warnten außerdem davor, die Daten von HapMap zur Diskriminierung zu missbrauchen – beispielsweise dann, wenn ein Snip als Riskofaktor für eine Krankheit identifiziert würde und gehäuft bei Vertretern einer ethnischen Gruppe aufträte. Auch dürften zukünftige Befunde nicht im Sinne eines genetischen Determinismus interpretiert werden. So bedeuteten Hinweise für eine erhöhte Erkrankungswahrscheinlichkeit für einen Haplotypen nicht zwangsläufig, dass die Krankheit bei den Trägern tatsächlich ausbrechen müsse.
Nicht nur für Mediziner ist die Beschäftigung mit der Karte der genetischen Vielfalt aufschlussreich. Anthropologen können durch Vergleich der Daten die Ausbreitung unserer Vorfahren besser nachvollziehen. Aus evolutionärer Sicht interessant ist auch der Befund, dass in Genen für Proteine des Immun- und Nervensystems eine viel größere Snip-Vielfalt herrscht, als bei Genen für Proteine, die ganz grundlegende Zellfunktionen wie DNA-Reparatur und Zellteilung erfüllen.
Sämtliche genetischen Unterschiede erfasst übrigens auch HapMap nicht. So fehlt die Analyse weiterer Mutationen, etwa der durch Verluste kleiner Chromosomenstücke. Aber auch bei den Snips liegt noch Arbeit vor dem Konsortium. Denn bald wollen sie nach der nun abgeschlossenen Phase I die HapMap der Phase II präsentieren. Die soll dann nochmals die dreifache Anzahl an Snips aufführen.
Die Genetiker David Goldstein und Gianpiero Cavalleri erinnern derweil daran, bei der technisch versierten Datensammelei, den eigentlichen Zweck nicht zu vergessen: "Es ist nun an der Zeit, die Aufmerksamkeit von der Technologie auf die Anwendung zu lenken."
Warum bestimmte Personen eher als andere an Krankheiten wie Diabetes, Krebs oder der Alzheimer-Demenz erkranken, und warum manche Menschen auf ein Medikament anders reagieren als die Allgemeinheit, soll das Projekt "HapMap" aufklären helfen. Dieses Wissen selbst liefert die Varietäten-Karte noch nicht – denn sie ist nur ein Werkzeug. Das allerdings wird die Forschung in Zukunft enorm beschleunigen. So schätzt Yusuke Nakamara, Leiter des beteiligten japanischen Institutes: "HapMap wird den Aufwand für die Suche nach erblichen Risikofaktoren um den Faktor zehn bis zwanzig reduzieren." Daher werden sich die Kosten des Projekts von 138 Millionen Dollar rasch refinanzieren, glauben die HapMap-Initiatoren.
Bei den genetischen Besonderheiten, welche HapMap nun auf den menschlichen Chromosomen erfasst, handelt es sich um die so genannten SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms), im Gentikerjargon kurz "Snips" genannt. Ein Snip ist eine Stelle in der Erbgutsequenz, wo bei mindestens einem Prozent der Individuen ein anderer DNA-Baustein vorkommt als beim Rest der Bevölkerung. Etwa zehn Millionen von diesen Ein-Basen-Variationen liegen im Humangenom vor – die allermeisten davon haben aber keine wesentlichen Konsequenzen für ihre Träger.
"HapMap wird den Aufwand für die Suche nach erblichen Risikofaktoren um den Faktor zehn bis zwanzig reduzieren"
(Yusuke Nakamara)
Material für die Variationskarte war das Erbgut von 269 Menschen aus vier separaten Populationen: Chinesen aus Peking, Japaner aus Tokio, Nigerianer aus Ibadan sowie US-Amerikaner west- und nordeuropäischer Herkunft aus Utah. Über eine Million Snips haben die Forscher aus diesen Genomdaten extrahiert. Dabei fiel ihnen auf, dass ein einzelner Snip immer gemeinsam mit einigen anderen auftritt. Die Ein-Basen-Variationen werden also gekoppelt in kleinen Gruppen vererbt. Eine solche Gruppe verbandelter Snips heißt Haplotyp – daher rührt auch der Name HapMap.(Yusuke Nakamara)
Während die verschiedenen Haplotypen im Laufe der Evolution offenbar recht frei kombiniert worden sind, entdeckten die Wissenschaftler innerhalb der Haplotypen kaum Variationen. Deshalb können sie nun anhand der Kenntnis einiger hunderttausend Marker-Snips auch die genetische Variation in der Umgebung vorhersagen. Allerdings appelieren die Wissenschaftler, es sei nötig, statistisch sehr sorgfältig vorzugehen, um keine falschen Schlüsse zu ziehen.
Die Nationalen Gesundheitsinstitute der USA (NIH) warnten außerdem davor, die Daten von HapMap zur Diskriminierung zu missbrauchen – beispielsweise dann, wenn ein Snip als Riskofaktor für eine Krankheit identifiziert würde und gehäuft bei Vertretern einer ethnischen Gruppe aufträte. Auch dürften zukünftige Befunde nicht im Sinne eines genetischen Determinismus interpretiert werden. So bedeuteten Hinweise für eine erhöhte Erkrankungswahrscheinlichkeit für einen Haplotypen nicht zwangsläufig, dass die Krankheit bei den Trägern tatsächlich ausbrechen müsse.
Nicht nur für Mediziner ist die Beschäftigung mit der Karte der genetischen Vielfalt aufschlussreich. Anthropologen können durch Vergleich der Daten die Ausbreitung unserer Vorfahren besser nachvollziehen. Aus evolutionärer Sicht interessant ist auch der Befund, dass in Genen für Proteine des Immun- und Nervensystems eine viel größere Snip-Vielfalt herrscht, als bei Genen für Proteine, die ganz grundlegende Zellfunktionen wie DNA-Reparatur und Zellteilung erfüllen.
Sämtliche genetischen Unterschiede erfasst übrigens auch HapMap nicht. So fehlt die Analyse weiterer Mutationen, etwa der durch Verluste kleiner Chromosomenstücke. Aber auch bei den Snips liegt noch Arbeit vor dem Konsortium. Denn bald wollen sie nach der nun abgeschlossenen Phase I die HapMap der Phase II präsentieren. Die soll dann nochmals die dreifache Anzahl an Snips aufführen.
Die Genetiker David Goldstein und Gianpiero Cavalleri erinnern derweil daran, bei der technisch versierten Datensammelei, den eigentlichen Zweck nicht zu vergessen: "Es ist nun an der Zeit, die Aufmerksamkeit von der Technologie auf die Anwendung zu lenken."
Wenn Sie inhaltliche Anmerkungen zu diesem Artikel haben, können Sie die Redaktion per E-Mail informieren. Wir lesen Ihre Zuschrift, bitten jedoch um Verständnis, dass wir nicht jede beantworten können.