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Vergleicht man das Erbgut zweier Menschen, zum Beispiel das Erbgut einer Schülerin und ihres Banknachbarn, so wird man feststellen, dass sich die beiden Genome an etwa 30 bis 60 Millionen Basenpaaren, den «Buchstaben» des Erbguts, unterscheiden (einzige Ausnahme: der Banknachbar ist zugleich der eineiige Zwilling). Das entspricht etwa 1 bis 2 Prozent des gesamten Erbguts. Noch vor fünf Jahren meinten Wissenschafter, dass sich zwei Menschen nur etwa zu 0,1 Prozent genetisch voneinander unterscheiden.
Einzelne Unterschiede in der Buchstabenabfolge der DNA-Sequenz bezeichnen Forschende als Single Nucleotide Polymorphism, kurz SNP (sprich «Snips»). Wo die Schülerin zum Beispiel ein Adenosin in ihrem Erbgut trägt, hat ihr Nachbar vielleicht ein Thymin. Diesen Unterschied merkt man in der Regel überhaupt nicht. Er kann aber in einzelnen Fällen grosse Auswirkungen haben, denn falls diese DNA-Sequenz abgelesen wird und ein Protein entsteht, dann könnte dieses Protein bei der Schülerin und beim Banknachbarn unterschiedlich aussehen und auch unterschiedlich wirken. Ist dieses Protein zum Beispiel am Abbau eines Medikaments beteiligt, so könnte das bedeuten, dass die beiden Personen ein bestimmtes Medikament unterschiedlich verarbeiten.
Nun stellen Sie sich vor, die Schülerin und ihr Banknachbar würden an der gleichen Krankheit erkranken, zum Beispiel Krebs. Beide würden mit demselben Medikament behandelt, dann müssten doch beide vom Medikament gleich gut profitieren, oder? In der Realität kommt es aber manchmal vor, dass die gleichen Medikamente der einen Person helfen, der anderen aber nicht. Lange wussten die Ärzte nicht, warum das so ist. Heute ist klar: Einerseits liegt es an den oben erwähnten genetischen Unterschieden im Erbgut, den SNPs (siehe Grafik 1). Sie sind aber nur ein Grund für dieses Phänomen. Auch viele andere Faktoren können einen Einfluss haben, zum Beispiel:
Umweltfaktoren:
• die Erkrankungen, die eine Person bereits durchgemacht hat
• der Tabakkonsum
• etc.
Biologische Faktoren:
• das Alter der Person
• das Geschlecht
• etc
Beispiel Warfarin
Warfarin ist ein Medikament, das die Blutgerinnung vermindert. Das Problem bei diesem Medikament ist, die richtige Dosis für die Patienten zu finden: Schon bei geringfügiger Überdosierung kann es zu Blutungen kommen, ist die Dosis zu gering, wirkt das Medikament nicht effizient und es besteht die Gefahr, dass Thrombosen (z. B. Blutgerinnsel) entstehen.
Verschiedene Faktoren beeinflussen die Wirkung von Warfarin bei Patienten (siehe Grafik): Bislang wurden drei Gene entdeckt (GGCX, VKORC1 und CYP2C9), aber auch klinische Faktoren wie Alter, Geschlecht oder Ernährung können die Wirkung beeinflussen.
Quelle: Rettie et al.
Dass das gleiche Medikament bei Menschen mit der gleichen Krankheit unterschiedlich wirken kann, ist in der Medizin alltäglich. Und es kann schlimme Folgen haben: In den USA gab es im Jahr 2007 geschätzte 100 000 Todesfälle aufgrund von unerwünschten Medikamentenwirkungen. Statistiken zeigen, dass etwa 20 bis 75 Prozent aller Patienten nicht die für sie ideale Therapie oder nicht die für sie ideale Dosis erhalten. Die grosse Spannbreite der Prozentzahlen beweist, dass verschiedene Medikamente unterschiedlich stark von diesem Effekt betroffen sind.
Mit Hilfe der Pharmakogenomik wollen Forschende dieses Problem angehen. Pharmakogenomik bedeutet, dass vor einer Behandlung abgeklärt wird, ob ein Medikament für einen bestimmten Patienten geeignet ist oder nicht. Dazu führt der Arzt vor der Behandlung einen Test durch (Diagnose), zum Beispiel einen Gentest (siehe Bild 1).
Um zum obigen Beispiel zurückzukehren: Der Arzt überprüft, ob die Schülerin oder ihr Banknachbar an der fraglichen Stelle im Genom ein Adenosin oder ein Thymin haben. Der Arzt weiss aufgrund klinischer Studien, dass Patienten mit einem Adenosin an besagter Stelle nicht auf das Krebs-Medikament XY ansprechen werden. Die Schülerin wird in diesem hypothetischen Beispiel also nicht mit dem Medikament XY behandelt, sondern mit einem anderen Medikament (siehe Grafik 2).