Human Genome Project - Die Mondlandung der Medizin

Vor 25 Jahren gelang der Meilenstein. Damals hatten Genetiker und Genetikerinnen verkündet, dass sie unsere DNA komplett entziffert haben – das menschliche Erbgut war komplett entschlüsselt worden. Eine Sensation, die Wissenschaft und Medizin veränderte – und es wohl auch weiterhin tun wird.

Es war das weltweit grösste kooperative Forschungsprojekt im Bereich der Biologie: das Human Genome Project. 1990 in den USA gestartet und gefördert, schlossen sich in kurzer Zeit Forschungsgruppen aus über 30 Ländern an. Rund um die Welt arbeiteten zahllose Forschende mit vereinten Kräften daran, das menschliche Erbgut zu entziffern. Das Ergebnis wurde am 15. Februar 2001 in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

Die Chronologie des Projekts

1984 – Die US-Regierung initiiert erste konkrete Überlegungen zur systematischen Entschlüsselung des menschlichen Genoms.

1990 – Der offizielle Startschuss fällt. Das Projekt wird als internationales Grossforschungsprojekt ins Leben gerufen.

Juni 2000 – Ein erster grober Entwurf des menschlichen Genoms wird der Öffentlichkeit vorgestellt.

Februar 2001 – Eine überarbeitete Arbeitsversion des Genoms wird fertiggestellt und veröffentlicht.

April 2003 – Die finale Sequenzierung und Kartierung des menschlichen Genoms wird abgeschlossen. Das Projekt wird offiziell für beendet erklärt. Berichten zufolge deckt die Sequenz 99 Prozent des euchromatischen Genoms mit einer Genauigkeit von 99.99 Prozent ab.

Mai 2004 – Eine umfassende Qualitätsanalyse der Genomsequenz wird veröffentlicht. Sie zeigt, dass mehr als 92 Prozent der untersuchten Sequenzen eine Genauigkeit von über 99.99 Prozent erreichen – und damit das ursprünglich angestrebte Ziel erfüllen.

Mai 2021 – Der Status «vollständiges Genom» wird nahezu erreicht. Nur noch etwa 0.3 Prozent der Basen gelten als potenziell problematisch.

Januar 2022 – Die erste vollständig lückenlose Genomassemblierung wird fertiggestellt.

Der damalige US-Präsident Bill Clinton sagte im Jahr 2000 mit viel Pathos: «Jetzt lernen wir die Sprache, mit der Gott das Leben schuf.» Fachleute vergleichen die Errungenschaft gerne mit der ersten Mondlandung. Wohl nicht ganz zu unrecht. Denn seit dieser ersten Veröffentlichung vor 25 Jahren hat sich die Medizin grundlegend verändert.

Diagnose, Behandlung, Prävention

Heute werden Erbkrankheiten schneller diagnostiziert und auch besser verstanden. Zum Beispiel solche, die durch ein einziges Gen bedingt sind. Dazu gehören Chorea Huntington oder Cystische Fibrose. In der Schweiz wird seit ein paar Jahren jedes Baby bei der Geburt auf Cystische Fibrose untersucht, da diese Erbkrankheit relativ häufig vorkommt. So kann man früher und gezielter behandeln.

Auch die genetischen Grundlagen von Krebs oder Alzheimer können Forscher heute dank den Daten aus dem Humangenomprojekt viel besser verstehen. Man kann immer besser unterscheiden, was Veranlagung ist, und was zufällige Genveränderungen sind.

Dieses Wissen erzeugt wiederum neue Therapieansätze. In der Behandlung von Krebs ist die Genetik sehr präsent: Krebszellen von Patientinnen werden genetisch charakterisiert, und im Erbgut des Patienten selbst wird auch nach Risikofaktoren gesucht.

Auch die Technik entwickelte sich

Noch in den 1980er-Jahren hat es mehrere Jahre gedauert, um ein einzelnes Gen zu finden und seine Bausteine zu identifizieren – es also zu sequenzieren. Heute, mit den modernen Maschinen, geht das Sequenzieren enorm schnell. Dies wurde vor allem während der Pandemie sichtbar: Das Genom des Sars-CoV-2-Virus, das Covid-19 auslöst, wurde schon Anfang 2020 vollständig sequenziert. Also praktisch gleichzeitig mit dem Beginn der Pandemie.

Überraschend wenig Gene

Ganz vollständig war das Genom 2001 noch nicht, etwa acht Prozent der Erbinformationen fehlten. Erst seit 2022 hat man eine vollständige Version: Die menschliche DNA besteht aus etwas 20’000 Genen. Überraschend: Das Genom ist bei allen Menschen zu 99.9 Prozent identisch. Vielleicht noch überraschender: Der Flohkrebs hat mehr Gene als der Mensch, nämlich 30’000. Das kleine Tierchen ist also genetisch komplexer.

Die Reise geht weiter

Es gibt aber auch noch viel zu entdecken. Nur ein Bruchteil unserer DNA sind Gene. Was ist die Funktion der restlichen DNA, früher fälschlicherweise als «Müll»-DNA bezeichnet? Ein weiteres interessantes Nachfolgeprojekt ist das Pangenom-Projekt. Es will die genetische Vielfalt der Menschheit abdecken. Denn auch wenn unsere DNA zu 99.9 Prozent identisch ist: Es gibt viele Unterschiede von Mensch zu Mensch. Das Pangenom-Projekt ist eine Bibliothek von vollständigen menschlichen Genomen, aus allen Weltregionen. Und aus den Vergleichen kann man wieder Schlüsse ziehen für allenfalls neue Therapien.