Vor mehr als 20 Jahren gaben Wissenschaftler bekannt, dass sie das gesamte menschliche Genom in seiner ganzen Pracht sequenziert hatten – ein bedeutender und historischer Durchbruch, der weltweit gefeiert wurde.
Allerdings blieben 8 Prozent des Genoms aufgrund der Einschränkungen der Technologie unkartiert und unerforscht. Diese Millionen von DNA-Fragmenten wurden von manchen als „Müll“ abgetan, da sie keiner klaren Funktion dienten.
Jetzt hat ein großes internationales Team von Wissenschaftlern der National Institutes of Health in den USA diese fehlende Lücke gefüllt und die Zusammensetzung der letzten acht Prozent des menschlichen Genoms enthüllt.
„Das ist eine große Sache“, sagte Professor Erich Jarvis, ein Co-Autor der Studie, der an der Entwicklung einer Reihe neuer Techniken mitgewirkt hat, die für die Erschließung der endgültigen Teile von zentraler Bedeutung sind. „Jedes einzelne Basenpaar eines menschlichen Genoms ist jetzt vollständig.“
Es wurde erstmals im vergangenen Jahr bekannt gegeben, dass das menschliche Genom fertiggestellt wurde, aber das ist es erst jetzt, in einem Artikel, der in der akademischen Zeitschrift veröffentlicht wurde Wissenschaftdass die Details und die Bedeutung der lange vermissten Teile unseres Genoms in Sichtweite kristallisieren.
Mehr als nur „Müll“, innerhalb der letzten acht Prozent sind mysteriöse Taschen nicht-codierender DNA, die kein Protein produzieren, aber dennoch eine entscheidende Rolle bei vielen Zellfunktionen spielen. Wissenschaftler glauben, dass diese Segmente des Genoms im Mittelpunkt von Erkrankungen stehen könnten, bei denen die Zellteilung Amok läuft, wie beispielsweise Krebs.
„Man sollte meinen, dass bei 92 Prozent des Genoms, das vor langer Zeit fertiggestellt wurde, weitere acht Prozent nicht viel beitragen würden“, sagte Prof. Jarvis. „Aber aus diesen fehlenden acht Prozent gewinnen wir jetzt ein völlig neues Verständnis dafür, wie sich Zellen teilen, und können so eine Reihe von Krankheiten untersuchen, an die wir vorher nicht herangekommen waren.“
Das menschliche Genom besteht aus Milliarden von „Buchstaben“, auch bekannt als Nukleotidbasen, die in verschiedenen Kombinationen gepaart sind und zusammen genetische Anweisungen für die Herstellung des menschlichen Körpers liefern.
Diese Codierung bestimmt alles über uns, von unserem Aussehen – Augen- und Haarfarbe, Körpergröße, Nasengröße – bis hin zu unserer Gesundheit und Veranlagung für bestimmte Krankheiten. Die Kenntnis der gesamten Breite des menschlichen Genoms kann daher neue Türen zum besseren Verständnis der menschlichen Form öffnen.
Dr. Adam Phillippy, ein Co-Autor der Studie, sagte: „Wenn jemand sein Genom sequenzieren lässt, werden wir in Zukunft in der Lage sein, alle Varianten in seiner DNA zu identifizieren und diese Informationen zu nutzen, um seine Gesundheitsversorgung besser zu steuern.
„Die menschliche Genomsequenz wirklich fertigzustellen, war wie das Aufsetzen einer neuen Brille.
„Jetzt, wo wir alles klar sehen können, sind wir dem Verständnis, was das alles bedeutet, einen Schritt näher gekommen.“
Der Großteil des menschlichen Genoms ist reich an DNA, lose verpackt und damit beschäftigt, Moleküle herzustellen, die später in Protein übersetzt werden. Diese wurde vom Human Genome Project sequenziert, das um die Jahrtausendwende seine Ergebnisse lieferte.
Unangetastet blieb jedoch ein Labyrinth eng gewundenen genetischen Materials – ein kleinerer Teil des Genoms, der kein Protein produziert.
Diese fehlenden 8 Prozent waren die am schwierigsten zu sequenzierende Region, voller sich wiederholender Buchstaben, die mit der damaligen Technologie einfach nicht zu lesen waren.
Dann, vor etwa 10 Jahren, begannen Wissenschaftler mit der Entwicklung neuer Techniken zur Erzeugung längerer Sequenz-Reads, die Lücken im Genom von Menschen und anderen Arten füllten.
Weitere wichtige Fortschritte waren schnelle Verbesserungen der Gensequenzierungsmaschinen der Universität Oxford, die eine Million DNA-Buchstaben gleichzeitig genau lesen können. Die Maschinen liefen sechs Monate lang ununterbrochen – mit Dutzenden von Wissenschaftlern, die die Teile zusammensetzten und die Ergebnisse analysierten.
Mit aktualisierten Werkzeugen und neuer Entschlossenheit konnten Prof. Jarvis und andere an der Forschung beteiligte Wissenschaftler dazu beitragen, das zu beenden, was das Human Genome Project begonnen hatte, und endlich ein wirklich vollständiges menschliches Genom beschreiben.
Co-Autor Professor Evan Eichler von der University of Washington sagte: „Wir sehen Kapitel, die noch nie zuvor gelesen wurden.
„Es stellte sich heraus, dass viele der Regionen, an denen ich interessiert war, in den Lücken lagen.“
Dr. Philliphy sagte: „Es ist eine ganz neue Schatzkiste von Varianten, die wir untersuchen können, um zu sehen, ob sie eine funktionelle Bedeutung haben.“