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Das 1000 Genomes Projekt wurde im Jahr 2008 initiiert und hatte das ehrgeizige Ziel, das vollständige Genom von 1000 Menschen zu entschlüsseln. Möglich machten dies immer schnellere und günstigere Sequenzierungsmethoden. Doch damit nicht genug – die Wissenschaftler arbeiteten weiter und veröffentlichten im Oktober 2015 die Daten von 2504 Personen aus 26 verschiedenen Bevölkerungsgruppen auf vier verschiedenen Kontinenten.
Die Daten haben eine hohe Relevanz für die biomedizinische Forschung. Zahlreiche Erkrankungen sind auf genetische Veränderungen zurückzuführen und die Wissenschaft steht erst am Anfang ihrer Erkenntnisse hinsichtlich des Einflusses genetischer Varianten auf die Wirksamkeit von Therapien. Ein vertieftes Verständnis für diese Prozesse bildet jedoch die Grundlage für eine personalisierte Medizin, welche die individuelle Behandlung von Patienten ermöglicht.
Entschlüsselung des Erbgutes
Die Unterschiede zwischen einzelnen Individuen sind dabei einerseits grösser und andererseits kleiner als bisher angenommen. Ein typisches Genom unterscheidet sich vom humanen Referenzgenom an 4.1 bis 5.0 Millionen Stellen und beinhaltet eine geschätzte Anzahl von 2100 bis 2500 strukturellen Variationen. Dabei weisen Personen mit afrikanischer Herkunft die meisten Variationen auf, was sich mit der Out-of-Africa-Theorie vom Ursprung des modernen Menschen in Afrika deckt. Betrachtet man häufige genetische Variationen konnten diese über die ganze Welt verteilt festgestellt werden. Im Gegensatz dazu sind seltenere Variationen für gewöhnlich auf eng verwandte Bevölkerungsgruppen beschränkt. Damit ermöglichen die Daten auch Einblicke in die Verwandtschaftsbeziehungen verschiedener Bevölkerungsgruppen.
Abgesehen von diesen Erkenntnissen über Verwandtschaften und die Besiedlungsgeschichte wurden anhand der Daten auch funktionelle Auswirkungen der genetischen Variationen untersucht. In etwa 150-180 der Fälle haben die genetischen Veränderungen die Produktion verkürzter Proteine zur Folge und an über 10 000 Stellen führen sie zu einer veränderten Peptid-Sequenz. Am grössten ist jedoch der Einfluss auf regulatorische Sequenzen, deren Auswirkungen bisher noch nicht komplett erklärt werden können.
Eine der grössten Überraschungen war allerdings die Tatsache, dass mehr als 200 Gene in einigen Menschen überhaupt nicht vorhanden sind. Dies deutet darauf hin, dass diese redundant oder zumindest nicht überlebensnotwendig sind. Da ein Teil dieser Gene Immunoglobulin-Domänen beinhaltet, könnte dies Variationen im Immunrepertoire widerspiegeln, die wiederum mit individuellen Unterschieden in der Anfälligkeit für Krankheiten assoziiert sind. Damit ist es langfristig vielleicht möglich, anhand genetischer Variationen das Ansprechen auf eine bestimmte Therapie abzuschätzen und eine bessere Behandlung zu ermöglichen.
von Dr. rer. nat. Christin Döring und Sonia Fröhlich de Moura, IACULIS GmbH
Bibliografie:
- Sudmant, PH, et al.: An integrated map of structural variation in 2,504 human genomes. Nature, 526 (7571), 75-81.
- 1000 Genomes Project Consortium. (2015). A global reference for human genetic variation. Nature, 526 (7571), 68-74.