Mit Hefe auf der Spur zum menschlichen Genom
Mit Hilfe des Modelorganismus Hefe haben spanische Forscher durch Analyse der Genomsequenzen Vorhersagen darüber getroffen, inwieweit sich Menschen voneinander unterscheiden. Ihre Studie wurde vom Europäischen Forschungsrat (ERC) mit einer Finanzhilfe in Höhe von 1,1 Mio. EUR unter dem Siebten Rahmenprogramm der EU (RP7) gefördert. In ihrem Artikel in der Fachzeitschrift Nature Genetics betonen die Forscher, dass ihre Erkenntnisse wichtige Auswirkungen auf die Zukunft der personalisierten Medizin haben werden. Wenn Wissenschaftler mehr darüber wissen, welche Gene für einen bestimmten Vorgang von Bedeutung sind, ist es einfacher, genaue Vorhersagen über die biologischen Informationen einer einzelnen Person zu treffen. Wir alle besitzen über 20.000 Gene und bei jedem von uns tragen mehrere Tausend dieser Gene Mutationen. Noch wissen die Wissenschaftler nicht, was passiert, wenn die meisten menschlichen Gene verändert sind, was bedeutet, dass sie basierend auf der Genomsequenz noch keine Vorhersagen über die Gesundheit des Menschen treffen können. In der Praxis bedeutet dies, dass bei den meisten häufig vorkommenden Krankheiten der Menschen nicht bekannt ist, welche Gene von Bedeutung sind. Folglich können die Wissenschaftler nicht sagen, ob eine Person basierend auf ihrer DNA-Sequenz eine Krankheit entwickeln wird oder nicht. Um dieses Problem direkt anzugehen und festzustellen, ob es möglich ist, brauchbare Vorhersagen über die Biologie von einzelnen Personen zu treffen, führten die spanischen Forscher Tests mit knospender Hefe durch, eine Spezies, die Forscher auf der ganzen Welt als "Modellorganismen" studieren. "Der entscheidende Punkt ist, dass wir in einem Modellorganismus testen können, wie gut unsere Vorhersagen sind. Wir haben eine deutlich bessere Vorstellung von den Genen, die für die jeweiligen Prozesse von Bedeutung sind, und können so wirklich testen, ob wir brauchbare Vorhersagen über die Biologie einzelner Personen treffen können, z. B. ob sie durch ein Medikament betroffen sind", erklärt einer der Autoren der Studie, Ben Lehner vom Zentrum für Genom-Regulation in Barcelona, Spanien. "Mithilfe der Hefe können wir Vorhersagen treffen und danach steht uns eine Vielzahl von schnellen und kostengünstigen Experimenten zur Verfügung, um zu testen, ob diese Vorhersagen korrekt waren. Das ist sehr wichtig - in der Lage zu sein, experimentell zu testen, wie gut Vorhersagemethoden tatsächlich funktionieren." Das Team wertete Vorhersagen über die Phänotypen von 19 Arten von Hefe aus. Die erste Herausforderung, mit der sich die spanischen Forscher konfrontiert sahen war es, zu bestimmen, welche der rund 3.000 mutierten Gene in jeden Organismus tatsächlich verändert waren. Anschließend mussten sie vorhersagen, ob bei jeder einzelnen Person unter anderen Umweltbedingungen die Wahrscheinlichkeit der Anomalität eines bestimmten Phänotyps wie Wachstum besteht. Die Studienergebnisse zeigen, dass für solche Vorhersagen mindestens zwei Bedingungen notwendig sind: Ein fundiertes Wissen über die Gene, die für einen Phänotypen von Bedeutung sind und Experimente, die an einzelnen Personen unter kontrollierten Bedingungen durchgeführt werden, um auszuwerten, wie exakt die Vorhersagen sind. Da dies bei Menschen aufgrund der vielen involvierten Variablen sowie der Tatsache, dass die meisten Gene, die bestimmte Phänotypen und Krankheiten betreffen, unbekannt bleiben, schwierig ist, betont das Team die Wichtigkeit weiterer Studien an einfachen Modelorganismen wie knospende Hefe. "Das Wichtigste ist ein umfangreiches Wissen über die Gene, die für einen bestimmten Phänotypen von Bedeutung sind. Eine exakte Vorhersage ist nicht möglich, wenn wir nur eine Teilmenge der wichtigen Gene kennen", so ein weiterer Autor der Studie Rob Jelier, ebenfalls vom CRG. "Wir haben jedoch herausgefunden, dass wenn wir viel über die Genfunktion wissen, mithilfe eines überraschend einfachen genetischen Modells recht genaue Vorhersagen getroffen werden können. Das gibt uns einige Hoffnung auf eine Zukunft der personalisierten und voraussagenden Medizin bei Menschen."Weitere Informationen finden Sie unter: Europäisches Laboratorium für Molekularbiologie - Zentrum für Genom-Regulation (EMBL-CRG): http://pasteur.crg.es/portal/page/portal/Internet/
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