Saarbrücken – Die Entschlüsselung des menschlichen Genoms wurde im Jahr 2001 gefeiert, seitdem sind Genomanalysen nicht nur wesentlich billiger, sondern auch bedeutend besser geworden. Das allerdings ändert nichts an der Tatsache, dass unser Erbgut in weiten Teilen immer noch unbekanntes Terrain ist. Beispielsweise weiß man noch recht wenig darüber, welche DNA-Sequenzen mit bestimmten Krankheiten zusammenhängen.
In den Niederlanden wurden jetzt in einer nationalen Studie die Genome von 250 Familien untersucht. Der Bioinformatiker Tobias Marschall von der Universität des Saarlandes in Saarbrücken hat gemeinsam mit niederländischen Forschern die so gewonnenen riesigen Datenmengen analysiert, um neue, wiederkehrende und auch fehlende Strukturen zu entdecken. Dabei stießen die Forscher auf ein bisher unbekanntes Gen, das man so bisher nur bei Affen gefunden hat.
Individuelle Therapien
"Das menschliche Genom besteht aus etwa drei Milliarden Zeichen. Was viele nicht wissen: Vergleicht man das Erbgut zweier Menschen, so sind ungefähr 99 Prozent dieser Zeichen identisch", sagt Marschall. Die Varianten im Erbgut können darüber entscheiden, ob man mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit eine Krankheit wie etwa Brustkrebs bekommt. Sie können Ärzten aber auch signalisieren, welche Therapie bei einer bestimmten Patientin dann besonders gut ansprechen wird. Das Interesse an der Gensequenzierung ist daher sehr groß.
Bei der nationalen Studie in den Niederlanden, die bereits über mehrere Jahre läuft, war die Besonderheit, dass man erstmals in diesem Umfang miteinander verwandte gesunde Menschen verglich. Bei 250 Familien wurde jeweils vom Vater, der Mutter und einem Kind und in einigen Fällen auch von Zwillingskinder das vollständige Genom bestimmt. Denn selbst bei eineiigen Zwillingen ist das Erbmaterial nicht völlig identisch. Gemeinsam mit Forschern des European Institute for the Biology of Ageing (ERIBA) in Groningen sowie weiteren Forschergruppen hat Tobias Marschall diese Rohdaten aufbereitet und nach wiederkehrenden Mustern durchforstet.
"Man muss sich das so vorstellen, dass ein paar Milliarden Schnipsel wie in einem Puzzle zusammengefügt werden. Während die meisten Genom-Studien bisher nur nach SNPs, kurz ‚Snips‘ genannt, suchten, also nach Unterschieden einzelner Buchstaben im Gencode, ist unser Verfahren viel umfassender", erklärt Marschall. Die Wissenschafter suchten im Erbgut der Familien nach größeren zusammenhängenden Strukturen und Besonderheiten, die vor allem in der niederländischen Bevölkerung vorkommen.
Überraschendes "Affen"-Gen
"Wir entdeckten dabei nicht nur viele identische Muster, sondern fanden auch Sequenzen, die in einer Generation vorkommen, aber bei der nächsten plötzlich fehlen", erklärt Marschall. Besonders überraschend war für die Genforscher darüber hinaus ein spezifisches Gen, das man in einer ähnlichen Form bisher nur bei Affen gefunden hatte. "Dieses bisher beim Menschen noch unbekannte DNA-Stück ist offenkundig in der niederländischen Bevölkerung weit verbreitet. Wir konnten es bei rund der Hälfte der 250 untersuchten Familien nachweisen", sagt der Bioinformatiker.
Die im Fachjournal "Nature Communications" präsentierte Studie weist nach, dass es im Körper auch für die Produktion von Eiweißen verantwortlich ist. Es ist noch zu erforschen, ob es bei der Entstehung von Krankheiten eine Rolle spielt. Die Forscher vermuten außerdem, dass sich auch die größeren Strukturveränderungen zwischen den kodierenden Abschnitten des Genoms auf bestimmte Krankheiten und ihre Behandlung auswirken könnten.
Weltweit arbeiten derzeit viele Wissenschafter an so genannten Assoziationsstudien. Dabei wird nach Zusammenhängen zwischen einzelnen DNA-Abschnitten und persönlichen Merkmalen wie dem Risiko für eine bestimmte Krankheit oder der Körpergröße gesucht. "Unsere Forschungsergebnisse werden sich auf diese Studien auswirken, da wir zeigen konnten, wie sich die genannten Strukturveränderungen im Erbgut auf solche Zusammenhänge hin untersuchen lassen", sagt Marschall. (red, 30.10.2016)