Genetik für alle Das Taschenbuch des Lebens

Die erstmalige Entzifferung der menschlichen Erbanlagen kostete drei Milliarden Dollar. Bald soll jeder seine Gene für 1000 Dollar lesen können. Doch was fangen wir mit den Daten an?

Neulich fanden sie das Lust-Gen. DRD4 heißt es. Wer eine bestimmte Variante von DRD4 in sich trägt, empfindet größere Erregung, sagen israelische Wissenschaftler. Zwei Tage später: das Anti-Aids-Gen, CCR2. Und dann enthüllten britische Forscher die Veranlagung für Lungenkrebs. Gleich 64 Erbanlagen tragen zum Risiko bei.

Jede Woche könnten solche Neuigkeiten aus der Genforschung eine ganze ZEIT- Ausgabe füllen. Beileibe nicht alle haben auf Dauer Bestand. Dennoch, fasziniert verfolgen die Molekulargenetiker den Strom immer neuer Befunde ihrer Zunft. Irgendwann, glauben sie, werde man aus der Datenflut jene komplexen Regeln destillieren, die das innere Zusammenspiel menschlicher Gene, von Umweltfaktoren und psychischen Prozessen steuern.

Was die Wissenschaftler so begeistert, nützt den Bürgern im Lande derzeit allerdings wenig. Schließlich weiß kein HIV-Infizierter, ob er zu jenen 20 Prozent Glückspilzen gehört, deren schützende CCR2-Genvariante den Ausbruch von Aids verzögern wird. Kein Raucher ahnt, ob seine 64 Lungenkrebsgene so beschaffen sind, dass er besser sofort die Finger vom Tabak lässt.

Das wird nicht mehr lange so bleiben. Die Genforschung steht vor einer technologischen Revolution, die sich nicht auf die Labors beschränken, sondern die ganze Gesellschaft erfassen wird. In wenigen Jahren soll jeder Bürger seinen persönlichen Code, gespeichert auf einer CD, im Schrank stehen haben. Kosten: 1000 Euro. Jeder soll über sein genetisches Schicksal lückenlos informiert sein. Die Medizin und Pharmaforschung könnte Medikamente auf das persönliche Erbgutprofil abstimmen, und paarungswillige Menschen könnten sich nach passendem Genmaterial umsehen – auf dass die beiderseitige DRD4-Lustveranlagung kompatibel sei. Wie allerdings Datensicherheit, Zugriffsrechte, Eigentumsprobleme und das Management der Informationen zu regeln sind, steht in den Sternen.

Die ersten Verfahren, mit denen die Gendaten von Frau und Herrn Jedermann gewonnen werden können, stehen vor der Marktreife. Vor allem in Großbritannien und den Vereinigten Staaten arbeiten Institute und Unternehmen an neuen Genlesetechnologien. Die Zielvorgabe: Rasant, aber billig. Ihre Laborroboter, so genannte ULCS (Ultra Low Cost Sequencer) sollen künftig ein ganzes Erbgut an einem Tag entziffern – zu vertretbaren Kosten. Noch ist es allerdings nicht ganz so weit. Bislang hat die US-Firma 454 Life Sciences als einzige einen Genom-Sequencer der neuen Generation auf dem Markt. Das rund 500000 Euro teure Gerät kann über 20 Millionen DNA-Buchstaben in einem fünfstündigen Lauf lesen. Der wichtigste Konkurrent, das britische Unternehmen Solexa, will noch in diesem Jahr ein mit ihrer Technik sequenziertes Humangenom vorstellen.

Auch das amerikanische National Human Genome Research Institute (NHGRI) in Bethesda, Maryland, unterhält seit 2004 ein Forschungsprogramm für neue Lesetechnologien. Bis 2009 soll das erste Ziel erreicht sein: Geräte, mit denen für »nur« 100000 Dollar ein Erbgut routinemäßig entziffert werden kann. Doch bis das »1000-Dollar-Genom« möglich wird, eine Vorgabe, die Craig Venter, der legendäre ehemalige Chef der amerikanischen Sequenzierfabrik Celera Genomics, vor vier Jahren ausrief, sind Leistungssteigerungen in bis vor kurzem unvorstellbaren Dimensionen nötig.

Venters Ziel war damals eine von vielen belächelte Vision, doch jetzt, ein halbes Jahrzehnt später, wird aus der spinnerten Idee Realität. Mit Nachdruck arbeiten die Forscher in Genominstituten und Labortechnikfirmen nicht nur an der Verbesserung der herkömmlichen Genlesetechnologie, inzwischen drängen neue leistungsfähige Verfahren auf den Markt, die das ultraschnelle Entziffern der Erbdaten versprechen. Die Lesegeschwindigkeit der Maschinen soll bis 2015 von derzeit 24 auf 450000 DNA-Bausteine (Basenpaare) pro Sekunde hochschnellen. »Das ist ambitioniert, aber realistisch«, sagt Jeff Schloss, der beim NHGRI das Advanced Sequencing Technology Program leitet.

Die Kosten müssen dramatisch fallen, soll das Ziel des persönlichen Genoms je Wirklichkeit werden. Als der Brite Frederick Sanger 1977 das erste leistungsfähige Verfahren zur DNA-Sequenzierung entwickelt hatte – 1980 erhielt er dafür zum zweiten Mal den Nobelpreis für Chemie –, kostete das Lesen eines DNA-Buchstabens mehrere tausend Dollar. Das Human Genome Project, die erste Entzifferung aller drei Milliarden menschlicher Genbausteine, verschlang Ende der neunziger Jahre noch drei Milliarden Dollar. Inzwischen sind die Kosten auf weniger als einen Cent pro Basenpaar gefallen. Ein menschliches Genom sei für 40 Millionen zu haben, versichert Schloss. Und es wird noch günstiger. Bei Solexa im britischen Cambridge glaubt man, ein menschliches Erbgut bereits jetzt für 100000 Dollar lesen zu können. »Unsere Kostenanalysen zeigen, dass es möglich ist«, versichert David Bentley, der Technische Direktor des Unternehmens. »Die Technologie macht Riesensprünge«, sagt der deutsche Genomforscher Helmut Blöcker. In 10, spätestens 15 Jahren werde das persönliche Genom kommen, prognostiziert der Leiter der Abteilung für Genomanalyse bei der Gesellschaft für Biotechnologische Forschung in Braunschweig.

Hoffnung macht den Experten vor allem ein Verfahren, das derzeit in den Labors entwickelt wird: Nanoporen-Sequenzierung. Dabei werden die DNA-Moleküle durch winzige Poren einer Membran gesogen. In der Pore greifen dann elektronische Sensoren die Baustein-Abfolge der hindurchsausenden DNA ab (siehe Grafik). Falls die Technik zur Marktreife gedeihe, sagt Schloss, könne man »ein menschliches Erbgut in 30 Minuten entschlüsseln«.

Doch wozu der Aufwand? Hatten nicht die Forscher 2003 mit lautem Getöse verkündet, das Humangenom sei erkundet, alle menschlichen Gene seien gelesen?

Das war leider nur die halbe Wahrheit. Denn was da in den Datenbanken des Genomprojekts ruht, ist nur eine Referenz, zusammengesetzt aus den Gendaten anonymer Spender. Das menschliche Genom gibt es eigentlich nicht – es gibt sechs Milliarden Genome, und keines gleicht dem anderen. Der Unterschied in den Erbinformationen ist klein – nur ein Promille der DNA-Bausteine unterscheidet jeden Menschen von allen anderen. Doch diese sechs Millionen Bausteine sind von entscheidender Bedeutung.

Das Geheimnis, ob ein Mensch genetisch für ein langes Leben gerüstet ist oder in Gefahr schwebt, an Diabetes oder Alzheimer zu erkranken, ist vor allem in jenen winzigen Unterschieden zwischen den Menschen verborgen. Unter Umständen kann ein einziger Buchstabenunterschied in einem Gen für ein Leberenzym darüber entscheiden, ob ein Patient durch sein Medikament geheilt wird oder an einer schweren Nebenwirkung stirbt. Auch normale persönliche Eigenschaften werden von den sechs Millionen Gendifferenzen mitbestimmt: Langlebigkeit, Intelligenz oder etwa Kurzsichtigkeit.

Doch leider garantiert selbst die genaue Kenntnis aller individuellen Genbesonderheiten nicht, dass der Mensch weiß, wie es um ihn steht. Kein Gen funktioniert für sich allein. Es arbeitet nur im Zusammenspiel mit oft Hunderten anderer Erbanlagen. Dieses fein gesponnene genetische Netzwerk tickt bei jedem Menschen anders. Es ist außerdem der Resonanzboden für Einflüsse von außen: Ernährung, Sport, Infektionen, soziales Umfeld, Stress. Die Umwelt wirkt auf jedes individuelle Erbgut anders.

Schon ein rudimentäres Verständnis all dieser vielschichtigen Prozesse, die über Gesundheit und Krankheit, Glück oder Psychose regieren, glauben die Gesundheitsexperten, könne den Weg in eine bessere Medizin frei machen, für maßgeschneiderte Therapien und Medikamente. Verfüge erst jeder Bürger über seine Genomdaten, könne jeder Arzt per Mausklick prüfen, ob sein Patient das verschriebene Medikament verträgt, ob Wechselwirkungen mit anderen Mitteln zu befürchten sind und ob es überhaupt wirken wird. Vor allem die Krebsmedizin soll dabei vorankommen: Denn auch das Erbgut von Krebszellen mit all seinen pathologischen Veränderungen ließe sich dann schnell untersuchen und für zielgenaue Therapien nutzen.

Diese schönen Aussichten bergen aber auch Gefahren. Sollen etwa Krankenkassen Einblick in die Gendaten nehmen dürfen, Arbeitgeber oder Lebensversicherungen? Was ist, wenn schon die Eltern den kompletten Gensatz ihres Neugeborenen in die Hände gedrückt bekommen und der Nachwuchs unerwünschte Erbanlagen in sich trägt? Werden auf diese Weise künftig sogar Embryos schon in der Petrischale ausgewählt werden? Wie der Missbrauch persönlicher Gendaten zu verhindern sein wird, ist derzeit völlig offen. Wie weit gehen die Eigentumsrechte der Bürger an ihren Erbinformationen? Keinesfalls, so warnte bereits der amerikanische Rechtswissenschaftler John Robertson im American Journal of Bioethics, könne ein Zugriff von Polizeifahndern auf die Gendaten der Bürger geduldet werden.

Bevor Hoffnungen und Befürchtungen allerdings Wirklichkeit werden können, müssen die Forscher noch einen Berg Arbeit erledigen. Im Moment sind die Prophezeiungen aus den Gendaten reichlich unzuverlässig. Ob ein Mensch im sechsten Lebensjahrzehnt an dem Nervenleiden Chorea Huntington erkranken wird, lässt sich zwar schon bei der Geburt sicher vorhersagen. Doch bei vielen Gentests, die jetzt bereits angeboten werden, sagt der Heidelberger Humangenetiker Claus Bartram, »reicht das Spektrum von 100-prozentigen bis zu sehr vagen Aussagen«. Mit umfassenden Gendaten, fordert Bartram, müsse den Bürgern daher auch eine umfassende genetische Beratung durch Experten angeboten werden.

Was die jedoch ihren Klienten wirklich sagen können, ist allerdings fraglich. Denn in demselben Maße, in dem das 1000-Dollar-Genom näher rückt, weichen die klassischen Regeln der Genetik auf. Wie das Menschengenom funktioniert, ist drei Jahre nach seiner gefeierten Entzifferung weniger geklärt denn je. Plötzlich gelten die ehrwürdigen Gesetze der Mendelschen Genetik nur mit Einschränkungen. Passé ist auch die herkömmliche Vorstellung von den Erbanlagen, die, aufgereiht wie auf einer Perlenschnur, im DNA-Faden in den Chromosomen ihren Dienst tun. Inzwischen erscheint das Genom den Forschern als ein waberndes Kontinuum von Erbinformationen, dessen Funktionen höchst komplexen – und weithin unbekannten – Regeln gehorchen.

»Was, wenn überhaupt etwas, ist eigentlich ein Gen?«, grübelte das Fachblatt Nature im Mai angesichts der überraschenden Befunde aus den Genlabors. Ob mit dem Lust-Gen DRD4 also wirklich die Libido enträtselt ist, darf man getrost bezweifeln – und die eigene Lust ganz unbelastet genießen.

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