Die Meldung dieser Woche kommt eindeutig von dem "1000-Genomes-Projekt". Dabei handelt es sich um ein Projekt, bei dem Wissenschaftler aus aller Welt die Unterschiede im menschlichen Erbgut aufdecken wollen, die jeder einzelne in sich trägt. Man muss sich das so vorstellen: Wir alle tragen die selben Gene in uns, die den gleichen Funktionen nachkommen. Das eine Gen produziert z.B. ein Protein, das unsere Zellen bei der Zellteilung unterstützt. Ein Vorgang der sehr oft in unserem Körper stattfindet, da keine unserer Zellen lebenslang funktionsfähig bleiben, sondern irgendwann kaputt gehen, abgebaut und neu ersetzt werden müssen. Es gibt aber auch Proteine mit vielen anderen Funktionen: Manche wirken als Enzyme und bauen unser Essen ab, andere wiederum wirken als Hormone und werden ausgeschüttet, wenn wir uns in einer brenzligen Situation befinden und so weiter. Wir alle tragen diese Gene in uns, die diese Proteine herstellen. Betrachtet man aber die Gene genauer, so wird einem klar, dass sie in jedem Menschen nicht immer gleich aussehen.

Man kann sich das so vorstellen: Man baut sich ein Haus mit drei Etagen, mit 12 Fenstern, mit 8 Türen und allem was dazu gehört. Im Endeffekt ist es nur ein Haus und besitzt im Grunde genommen nur eine Funktion: Man möchte darin wohnen. Es kann aussehen wie es will, es ist immer ein Zuhause, egal ob jetzt 5 Etagen oder 30 Türen. Ähnlich verhält es sich bei den Genen: Sie alle haben – vereinfacht ausgedrückt – nur einen Sinn und zwar den, Proteine zu produzieren, egal was für eine Struktur diese Gene besitzen. Natürlich gibt es Ausnahmen, aber auf die wollen wir hier nicht weiter eingehen.

Uns ist jetzt also klar, dass die Gene, die in unserer DNA enthalten sind, nicht immer die gleiche Struktur haben müssen und unter Individuen dadurch variieren können. Diese Unterschiede nennt man "Single Nucleotide Polymorphism" (kurz: SNP oder auch "Snips" ausgesprochen). Diese Unterscheide haben oft große Folgen, so ist der eine Mensch mit der einen Variation des Gens anfälliger für Darmkrebs als ein anderer. Ein anderer Mensch wiederum kann so viel Junk-Food essen wie er möchte und erkrankt nicht an Diabetes, eine andere Person mit einer anderen Variation wiederum schon. In der Tat sind schon viele Krankheiten mit solchen SNPs in Verbindung gebracht worden und stehen dadurch im Fokus der Medizin. Besonders in der personalisierten Medizin kommt den SNPs eine große Bedeutung zu, da Menschen mit verschiedenen Genvarianten unterschiedlich auf bestimmte Medikamente reagieren (aber nicht müssen). Das bekannteste Beispiel ist die Verwendung des Blutverdünners Warfarin, welches jeder Person in einer anderen Konzentrationen gegeben werden muss, damit es seine richtige Wirkung entfaltet, eben abhängig von bestimmten Polymorphismen in bestimmten Genen. Der Fokus der personalisierten Medizin liegt daher in der Entdeckung solcher SNPs, da man sich anhand von ihnen eine gezieltere Behandlung von Menschen, eine bessere Diagnostik und Präventivmaßnahmen erhofft.

Kommen wir nun zum 1000-Genomes-Projekt: Diese Woche wurde die erste wissenschaftliche Publikation zu diesem Projekt veröffentlicht (übrigens ist diese für jeden frei zugänglich!) in denen die Genotyp-Phänotyp-Konstitution von 882 Personen untersucht wurde. Unter dem Genotyp einer Person versteht man die gesamte Anzahl an Genen, die dieser Mensch in sich trägt. Der Phänotyp wiederum ist das Erscheinungsbild, das ein bestimmtes Gen oder die Interaktion vieler Gene verursacht. Vergleicht man zwei Menschen mit unterschiedlichen Haarfarben, dann hat die eine rote, die andere Person braune Haare. Sie besitzen also einen anderen Phänotyp. Beide Menschen besitzen die Gene, die unseren Haaren Farben verleihen, aber sie unterscheiden sich in den Genen, da ja eine andere Farbe zur Ausprägung kommt. Diese Genotyp-Phänotyp-Konstitution ist genau die Stelle wo man ansetzt, um den Einfluss von einzelnen SNPs auf den Organismus zu untersuchen.

Bausteine der DNA und somit der Gene sind die Basen, die immer in einer bestimmten und je nach Gen charakteristischen Reihenfolge vorkommen. Bestimmt man die Sequenzen, in der sie in Menschen vorkommen, kann man diese vergleichen und Unterscheide aufdecken. Ein Unterschied (also ein Basenaustausch) entspricht einem einzelnen SNP. Bei dem 1000-Genomes-Projekt wurden nun insgesamt ca. 4,5 Billionen Basen sequenziert und untersucht. Eine enorme Zahl, die erst dadurch möglich wurde, dass die Methode der DNA-Sequenzierung mittlerweile nicht mehr so teuer ist und die Maschinen, die diese Sequenzierungen durchführen immer effizienter werden. Sequenziert man nun die DNA von 882 Personen, wie es hier getan wurde und vergleicht diese Sequenzen miteinander, so kann man Unterscheide in der DNA (also SNPs) aufdecken.

Insgesamt wurden so 15 Millionen SNPs (!) nachgewiesen, also 15 Millionen Stellen in denen jeweils eine andere Base vorkam als bei jemand anderem. Desweiteren sind 20.000 strukturelle Genvarianten aufgedeckt worden, die nicht mehr einzelne Basen betreffen, sondern einen größeren Basenbereich. Aber noch nicht genug: 1 Million Insertionen und Deletionen in unserem Genom kommen noch dazu. Damit gemeint ist die Insertion von einigen extra Basen in bestimmte Gene bzw. deren Deletion. All diese Funde führen zu der Erkenntnis, dass ca. 250-300 Gene in unserem Körper (kurze Info: Der Mensch besitzt ca. 25.000 Gene) durch solche SNPs, Genvarianten, Insertionen und Deletionen in ihrer Funktion gestört sind. 50-100 Variationen kommen noch hinzu, die mit bestimmten Erbkrankheiten assoziiert werden. Einfach ausgedrückt bedeutet dies, das jeder 250-300 kaputte Proteine in sich trägt, die ihrer richtigen Funktion nicht mehr nachgehen. 50-100 Unterschiede in den Genen trägt jeder einzelne auch noch mit sich rum, die für bestimmte Erbkrankheiten charakteristisch sind.

Diese Zahlen und Ergebnisse sind erstaunlich und zeigen auf, wie verschieden jeder einzelne von uns ist! Das 1000-Genomes-Projekt ist jetzt jedoch keinefalls abgeschlossen, denn man möchte das Erbgut von 2500 Personen sequenzieren und vergleichen, also fast die dreifache Anzahl der Leute, deren Genom für die hier besprochene Studie sequenziert wurde. Die Daten sollten somit präziser und aussagekräftiger werden. Übrig bleibt die genaue Kartierung dieser Unterschiede in den Genen und die Analyse derer Auswirkungen auf den Körper. Es liegt also noch einiges vor uns!

Ohne euch jetzt hier aber ein paar andere interessante News zu verlinken, möchte ich euch nicht entlassen! Hier also die Links zu einigen neuen Erkenntnissen aus der Wissenschaft. 

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• Cholesterinsenker aktivieren Immunsystem gegen Krebs
• Naturstoff-Forscher fahnden nach Wirkstoffen gegen Krebs

Hier jetzt noch zwei Empfehlungen: Am Sonntag, den 14. November 2010 von 11 bis 17:30 Uhr findet im deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg ein Tag der offenen Tür statt. Neben Führungen wird es Vorträge und Informations- und Aktionsstände geben. Auf jeden Fall hingehen! Nähere Informationen dazu findet man hier. Für alle Epigenetiker kann ich diese Woche noch folgende Seite empfehlen: Epigenetics 2010. Dort sind 20 wissenschaftliche Publikationen rund um das Thema Epigenetik frei zugänglich!