Wissenschaftler machten sich daran, die genomische Vielfalt der Welt zu kartieren

Ein internationales Konsortium von Wissenschaftlern hat neue Anstrengungen unternommen, um ein Referenzgenom zu schaffen, das die genetische Vielfalt aller Völker der Welt erfasst. Die Forscher beschreiben die Initiative mit dem Namen Human Pangenome Project in einem Papier, das am Mittwoch, dem 20. April, in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Natur.

„Das Ziel ist es, eine Darstellung aller genetischen Variationen zu sammeln, zu organisieren und zugänglich zu machen, die beim Menschen existieren, große, kleine, häufige und seltene“, sagte Evan Eichler, Professor für Genomwissenschaften an der University of Washington School of Medicine in Seattle und Co-Autor des Papiers.

An dem internationalen Projekt arbeiten mehr als ein Dutzend Forschungseinrichtungen zusammen. Die Bemühungen werden vom US-amerikanischen National Human Genome Research Institute und den National Institutes of Health finanziert.

Das menschliche Genom besteht aus einer Sequenz von 3,1 Milliarden DNA-Molekülen. Insgesamt sind unsere Genome bemerkenswert ähnlich. Aber kleine Unterschiede in den Sequenzen unserer genomischen DNA spielen eine große Rolle bei der Bestimmung dessen, was jedes Individuum einzigartig macht, einschließlich seines oder ihres Krankheitsrisikos.

Ein Referenzgenom hilft bei der Beschreibung dieser Unterschiede, indem es die Position von Genen und anderen Elementen des Genoms kartiert. Forscher verwenden diese Karte, um neue Gene, Varianten bekannter Gene und andere funktionelle Elemente zu identifizieren und ihre Erkenntnisse mit anderen Wissenschaftlern zu teilen und zu vergleichen.

Anfang dieses Frühlings gaben Wissenschaftler bekannt, dass sie eine zwei Jahrzehnte lange Anstrengung abgeschlossen haben, um eine Genomreferenz zu erstellen, die eine vollständige Karte eines menschlichen Genoms darstellt. Dieses Referenzgenom ist eine Zusammensetzung, die aus den DNA-Sequenzen einer sehr kleinen Gruppe von etwa 20 Individuen erstellt wurde, wobei der größte Teil der Sequenz von einem einzelnen Individuum stammt. Infolgedessen spiegelt die Referenz nicht die Vielfalt der Weltbevölkerung wider. Tatsächlich basieren die meisten Studien des menschlichen Genoms auf Proben von Individuen europäischer Herkunft.

Die neue Initiative versucht, diesen Mangel zu beheben, indem mehrere vollständige Referenzgenome erstellt werden, die Hunderte von Menschen aus der ganzen Welt repräsentieren. „Wir wollen keine (einzelne) Referenz haben; wir wollen viele Referenzen haben, die die menschliche Vielfalt erfassen“, sagte Eichler.

Ein wichtiger Teil der Initiative wird es sein, die Zustimmung und Zusammenarbeit von Gruppen zu erhalten, die den Bemühungen westlicher Wissenschaftler, die DNA ihrer Bevölkerung zu sequenzieren, möglicherweise misstrauisch gegenüberstehen, sagte Eichler. „Einige Gruppen haben gesagt: ‚Danke, aber nein danke.‘ Und wir müssen ihre Autonomie respektieren.“

Andere Bevölkerungsgruppen haben Interesse bekundet, wollen aber ihre eigene Genomsequenzierung durchführen und die Ergebnisse zu ihren Bedingungen zur Verfügung stellen. Das Projekt versucht, diese Gemeinschaften mit der Technologie und den Fähigkeiten auszustatten, die sie benötigen, um diese Wissenschaft zu betreiben.

„Wir glauben, dass es enorme Vorteile für alle hat, wenn wir alle Menschen im Pangenom vertreten hätten, aber wir müssen die Menschen in ihrem eigenen Tempo gehen lassen und ihre eigenen Entscheidungen treffen“, sagte Eichler.

Das anfängliche Ziel des Projekts ist es, in den nächsten fünf Jahren Genomsequenzen von 350 Individuen aus verschiedenen Populationen zu erstellen. Die Forscher werden einen mühsamen und zeitaufwändigen Prozess namens „Long Read“-Sequenzierung verwenden, der es ihnen ermöglicht, ein gesamtes Genom fehlerfrei von Ende zu Ende zu kartieren. Frühere Methoden lieferten Sequenzen voller Lücken, oft fehlten große Segmente des Genoms. Letztendlich hoffen die Projektorganisatoren, Tausende von Genomen zu sequenzieren, um so viel menschliche genetische Vielfalt wie möglich zu erfassen.

Das langfristige Ziel ist es, eines Tages einer Person auf der ganzen Welt zu ermöglichen, in eine Arztpraxis zu gehen und eine DNA-Probe sammeln und sequenzieren zu lassen. Die individuelle Sequenz des Patienten könnte dann mit dem Referenzpangenom verglichen werden, um den Genotyp des Patienten zu charakterisieren und Informationen über sein genetisches Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes und andere Erkrankungen bereitzustellen.

Es könne Jahre dauern, bis solche Tests für die Patientenversorgung verfügbar seien, warnte Eichler. „Wir stehen erst am Anfang. Viele Dinge müssen geklärt werden. Aber wir glauben fest daran, dass dies die Zukunft der Humangenetik ist.“