Vor 25 Jahren wurden die Daten des menschlichen Genoms in einer Sonderausgabe von “Nature” veröffentlicht. Forschende erhofften Hilfe bei der Behandlung vieler Krankheiten. Doch erst galt es, Irrtümer auszuräumen.
Fast 2.000 Forschende aus 40 Ländern haben mehr als zehn Jahre an HUGO gearbeitet – am Humangenomprojekt. Medien berichteten damals von der “Entzifferung” des menschlichen Erbguts. Die Erwartungen waren groß: Man hoffte, mit den gewonnenen Daten den gesamten “Text” des menschlichen Genoms lesen und vollständig verstehen zu können.
Doch eine solche “Entzifferung” war mit diesen Forschungsergebnissen nicht möglich – denn das menschliche Genom war anders aufgebaut als erwartet. HUGO lieferte zwar die Reihenfolge der DNA-Bausteine. Welche Funktionen die Sequenzen im komplexen Zusammenspiel miteinander und mit den Gegebenheiten in der Zelle haben, war damals noch unklar.
Ergebnisse veränderten Vorstellungen in der Genetik
Die Forschenden rechneten mit mindestens 100.000 Genen im menschlichen Genom. Für sie war es fast ein Schock, dass die Sequenzierung kaum 20.000 Gene hervorbrachte, erklärt Christian Schaaf, Direktor des Instituts für Humangenetik am Universitätsklinikum Heidelberg:
“Damit hat der Mensch kaum mehr proteincodierende Gene als eine Fruchtfliege. Und trotzdem ist der Organismus natürlich viel komplexer. Die Komplexität liegt in der Regulation und das hat man seinerzeit tatsächlich noch nicht so erfassen können.”
Damit war auch klar, dass viele der Vorstellungen, die man bis dahin von Genetik hatte, viel zu simpel waren. “Man dachte auch damals, dass jedes einzelne Gen einfach eine definierte Funktion hat und dass sich damit einzelne Krankheiten direkt auf einzelne Gene zurückführen lassen”, erklärt Schaaf weiter.
Epigenetik als neues Forschungsfeld
Die Forschenden erkannten: Mit den vergleichsweise wenigen Genen allein lässt sich die Vielzahl der Steuerungsfunktionen in den Zellen nicht ausreichend verstehen.
So etablierte sich im Anschluss an die Genetik ein neues Forschungsfeld: die Epigenetik. Sie befasst sich mit den Vorgängen, die zum Ablesen der Gene und für die Umsetzung der genetischen Information verantwortlich sind.
Zur Epigenetik gehört die Erkenntnis, dass wie in einem Baukastensystem Teile von Genen oder ganze Gene miteinander kombiniert werden können, um ganz unterschiedliche Vorgänge in der Zelle zu steuern. So kommt der Körper mit viel weniger Genen aus als die Forschenden zunächst vermuteten. Das Zusammenspiel der Gene wird von weiteren Faktoren beeinflusst, etwa von der Ernährung, dem Gesundheitszustand und von Stress. Auch das Wetter kann eine Rolle dabei spielen, wie die Information aus dem Erbmaterial letztlich umgesetzt wird. Christian Schaaf hat ein anschauliches Bild dafür:
“Man kann sich das so ein bisschen vorstellen wie in der Musik, wenn man sagt, die genetische Information ist die Partitur, die vor dem Dirigenten oder vor dem Orchester liegt. Was die Zellen aber dann daraus machen, das ist die Interpretation und das ist das, was wir tatsächlich dann auch zu hören bekommen.”
Genetische Analysen immer wichtiger für Medizin
Trotz der zahlreichen Irrtümer und blinden Flecken beim ersten Sichten des Genmaterials haben sich Genetik und Epigenetik als Grundlage für medizinische Erkenntnisse seitdem stark entwickelt. So ist es heute bei der Behandlung von Krebs möglich, die individuelle Genetik der Tumorzellen zu bestimmen.
“Da wird der Tumor genetisch untersucht, um dann gezielt Medikamente auszuwählen, die auf ganz bestimmte Mutationen oder auch Mutationsmuster abzielen. Wir sprechen da von präzisionsmedizinischen Entscheidungen, die auf diesem Verständnis der genetischen Information des individuellen Patienten beruhen”, führt Schaaf aus.
Genetische Analysen werden in Zukunft in der Medizin einen immer größeren Raum einnehmen, so der Heidelberger Humangenetiker Christian Schaaf. Mittlerweile hilft auch künstliche Intelligenz, die enormen Datenmengen aus der genetischen Forschung aufzuarbeiten.
Sequenzierungen sind heute deutlich einfacher
Dank der fortgeschrittenen Technik braucht es heute nicht mehr Jahre und Milliarden Dollar, um ein menschliches Genom zu sequenzieren. Es reichen ein paar Stunden und ein paar hundert Dollar. So sammelt die Forschung eine ungeheure Menge an Geninformationen.
Erst mit dem Vergleich der genetischen Ausstattung von vielen Menschen ist es möglich, Mutationen, Abweichungen vom genetischen Standardtext, zu erkennen und als Ziele für therapeutische Eingriffe zu identifizieren. Schaaf erwartet, dass sich das Gebiet in den nächsten Jahren und Jahrzehnten noch stark weiterentwickeln wird.
“Der nächste Schritt ist wahrscheinlich, die Genetik in den Alltag der Medizin zu integrieren und nicht nur zur Krankheitsdiagnose, sondern auch schon früher zur Prävention und zur Therapiegestaltung beizutragen. So können Krankheitsrisiken früh erkannt, und mit passenden Vorsorgemaßnahmen Gefahren verringert werden.”
Meilenstein in der Genetik
Die Ergebnisse des Humangenomprojekts vor 25 Jahren wurden damals als die “Mondlandung der Biotechnologie” gefeiert. Christian Schaaf sieht es ähnlich, bevorzugt aber einen Vergleich aus der Geschichte der Medizin:
“So wie vor etlichen 100 Jahren das Studium der Anatomie die Medizin grundlegend verändert hat, so ein ähnlicher Meilenstein ist auch die Entwicklung in der Genetik und wie das Verständnis der genetischen Komplexität die Art und Weise verändert, wie wir Medizin praktizieren.”
All dieser Fortschritt müsse allerdings von gesellschaftlichen Diskussionen begleitet werden, sagt Schaaf. Aspekte des Datenschutzes, der Chancengleichheit und ethische Grenzen dürfe man dabei nicht aus den Augen verlieren.
