Zellen: Genetisches Programm entschlüsselt

16. September 2013
Teilen

Forscher haben in einer neuen Studie das genetische Programm entschlüsselt, nach dem Zellen funktionieren. In der bislang größten RNA-Sequenzieranalyse bringen sie über 450 ganze Genomsequenzen mit deren Übersetzung in RNA in einen Zusammenhang.

Neue Methoden haben in den letzten Jahren rasante Fortschritte der Erbgutanalyse des Menschen ermöglicht. Wissenschaftler können innerhalb weniger Tage ein komplettes menschliches Genom, also die Buchstabenabfolge der DNA, auslesen. In den letzten Jahren haben sie durch zahlreiche Großprojekte, wie zum Beispiel dem „1000 Genome Projekt“, zahlreiche Karten der DNA-Varianten, Veränderungen bei einzelnen Bausteinen, in unterschiedlichen Populationen des Menschen erstellt. Dieses Wissen ist nötig, um genetische Veränderungen zu beschreiben, die das Risiko für Krankheiten erhöhen. Weitgehend unverstanden ist jedoch, wie diese genetische Variation in unterschiedliche Funktionen in Zellen übersetzt wird. So liegen viele der Krankheitsvarianten in Regionen, die nicht direkt einen Einfluss auf die Genprodukte haben. Sie befinden sich aber in regulatorischen Bereichen, die bestimmen, welche Gene wann aktiv oder inaktiv sind. In dieser Studie wurde dieser Zusammenhang erstmals umfassend an einer großen Zahl von Individuen untersucht.

Für die im Fachmagazin Nature veröffentlichte Studie haben rund 50 Wissenschaftler aus ganz Europa, darunter auch Forschungsgruppen aus Kiel und Berlin, in Zellen gemessen. Unter Leitung von Professor Emmanouil Dermitzakis von der Genfer Universität hat das Team die RNA, eine Kopie der Erbinformation, die für die Funktion der Gene in der Zelle zuständig ist, von 462 Individuen sequenziert. Die begleitende Veröffentlichung in Nature Biotechnology beschreibt neue Standards für die Produktion von großen Datensätzen aus RNA-Sequenzierungen.

Im Buch der Gene lesen

Die Vielfalt genetischer Variationen, die die Regulation der meisten unserer Gene beeinflusst, habe die Wissenschaftler überrascht, sagte Dr. Tuuli Lappalainen, Erstautorin der Studie. In der Auswertung verglichen die Wissenschaftler die Daten der RNA-Sequenzierungen mit den Genomsequenzen der gleichen Personen, die bereits als Teil des 1000 Genome Projektes analysiert wurden. „Wir wissen jetzt nicht nur, wie unterschiedlich das Buch der Gene aussehen kann, sondern auch, wie es gelesen wird“, sagt Professor Philip Rosenstiel, Direktor am Institut für Klinische Molekularbiologie (IKMB) der CAU und UKSH. Teile der Sequenzierungen und der Datenauswertung wurden in seiner Arbeitsgruppe am IKMB durchgeführt.

„Das Verständnis von genetischen Varianten, die die unterschiedliche Aktivität von Genen in verschiedenen Personen verursachen, kann uns Anhaltspunkte liefern, warum bei einigen Patienten Medikamente wirken, bei anderen dagegen keine positiven Verbesserungen erkennbar sind. Dies kann uns Hinweise für die Entwicklung einer verbesserten, auf den einzelnen Patienten abgestimmten Therapie geben“, erklärt Prof. Hans Lehrach, Direktor am Max-Planck-Institut für molekulare Genetik in Berlin. Und Ralf Sudbrak, ein früherer Mitarbeiter des MPIMG, ergänzt: „Die Beteiligung an der Entschlüsselung der funktionellen genetischen Unterschiede in verschiedenen menschlichen Populationen war eine logische Fortführung des 1000 Genome Projekts, an dem das MPIMG ebenfalls beteiligt ist. Die Datensätze dieser Studie zusammen mit den Daten des 1000 Genome Projekts bilden eine gemeinsame Referenz der Variation und Funktion des menschlichen Genoms.“

Nicht nur Hinweise für die Grundlagenwissenschaft

Das Verständnis der Bandbreite von Erbgutvarianten, die die zellulären Programme individuell beeinflussen, liefere nicht nur Hinweise für die Grundlagenwissenschaft, sondern auch für mögliche Biomarker und therapeutische Ziele für eine ganze Reihe von Erkrankungen. „Gerade der Einblick in die zellulären Programme gibt dem Kliniker die Erklärung dafür, wie Umwelteinflüsse und Lebensstil zu chronischen Erkrankungen führen können“, sagt Stefan Schreiber, Professor an der Medizinischen Fakultät der CAU, Direktor der Klinik für Innere Medizin I und ebenfalls Autor der Studie. „Wir erwarten, dass sich daraus ganz konkrete Ansatzpunkte für personalisierte Therapien und vor allem auch gesundheitserhaltende Präventivverfahren ergeben.“

Originalpublikation:


Transcriptome and genome sequencing uncovers functional variation in humans
Tuuli Lappalainen et al.; Nature, doi: 10.1038/nature12531; 2013

13 Wertungen (4.23 ø)

Die Kommentarfunktion ist nicht mehr aktiv.

Copyright © 2017 DocCheck Medical Services GmbH
Sprache:
DocCheck folgen: