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Der Schaltplan des Menschen

Das Gespräch führte ULRICH BAHNSEN

Eine Enzyklopädie aller Steuerungsvorgänge des Lebens - das war das verwegene Ziel des Encode-Projekts, das jetzt seine Ergebnisse vorstellt. Ein Gespräch mit Ewan Birney über den Dschungel des Genoms.

Der Schaltplan des Menschen© adriangemmel - Fotolia.comDen Encode-Forschern ist es zwar gelungen mehr Licht in die Entzifferung der menschlichen Erbanlage zu bringen, doch bleiben viele Fragen offen
DIE ZEIT: Das Humangenomprojekt hat schon vor zehn Jahren unser Genom entziffert und die menschlichen Gene erkundet. Jetzt haben Sie und 440 Kollegen im Projekt Encode noch einmal fünf Jahre daran gearbeitet. Wieso eigentlich?

Ewan Birney: Es gehört tatsächlich zu unseren Aufgaben, die Suche nach den Genen zu Ende zu bringen, auch wenn viele Leute denken, das sei längst geschehen. Doch die Gene machen nur einen winzigen Teil der Erbinformation aus. Das große Ziel von Encode war es, herauszufinden, wofür der ganze Rest des Genoms eigentlich gut ist - all die nicht kodierende DNA, die man abschätzig junk nannte, Müll.

ZEIT: Sie scheinen einiges entdeckt zu haben ...

Birney: Wir werden mindestens 40 Veröffentlichungen in drei Fachjournalen auf einen Schlag online stellen. Von denen sind 30 durch eine Matrix verlinkt, sodass Leser jeden Aspekt quer verfolgen können. Das hat es noch nie gegeben.

ZEIT: Und was haben Sie nun im Genom gefunden?

Birney: Es steckt voller Überraschungen. Es geht dort viel mehr vor sich, als wir je erwartet haben. Das Erbgut ist voller Aktivität.

ZEIT: Also müssen wir die Idee beerdigen, dass unser Genom zum größten Teil aus Müll besteht?

Birney: So ist es. Junk-DNA war nie eine besonders treffende Metapher, wenn Sie mich fragen. »Die dunkle Materie des Erbguts« finde ich viel besser.

ZEIT: Und wie viel dunkle Materie ist nach Encode im Erbgut noch übrig?

Birney: Man kann nicht sagen: Diesen Teil verstehen wir, jenen Teil nicht. Es gibt zu viele Funktionsebenen im Genom. Aber lassen Sie es mich so sagen: Wir haben nun 80 Prozent aller Erbanlagen einer biologischen Aktivität zugeordnet. Davon kodieren 1,2 Prozent für all die Eiweiße des Körpers, aber weitere 20 Prozent dienen der Steuerung dieser Gene.

ZEIT: Also gut, verstehen wir denn nun, wie das Erbgut funktioniert?

Birney: Leider nicht. Ich wünschte, das wäre so.

ZEIT: Aber wir haben eine Art Schaltplan für unser Erbgut vor Augen?

Birney: Das ist eine ganz gute Analogie. Man kann nur nicht wirklich behaupten, dass unser Genom sauber und ordentlich aussähe. Welch unerforschter Wildnis wir da begegnet sind - das war eine echte Überraschung für mich. Das Erbgut ist ein Dschungel voll seltsamer Kreaturen. Kaum zu fassen, wie dicht es mit Information voll gepackt ist! Wir sind jetzt in der Situation eines Elektrikers, der in einem alten Haus die Elektrik kontrollieren soll und der feststellt: Alle Wände, Decken und Böden sind mit Lichtschaltern gepflastert. Wir müssen herausfinden, wie all diese Schalter mit Licht, Heizung und den Geräten in den Zimmern verbunden sind.
ZEIT: Und was tun die genetischen Schalter in unserem Körper?

Birney: Nehmen Sie Zellen der Haarwurzel. Diese aktivieren Gene, die für die farbigen Pigmente der Haare zuständig sind. Die Leberzellen dagegen zum Beispiel bilden Alkohol-Dehydrogenase, das alkoholabbauende Enzym ...

ZEIT: ... hoffentlich!

Birney: Ja. Wir haben immer gewusst, dass die Unterschiede zwischen den Zellen verschiedener Organe und Gewebe durch die Stellung der genetischen Schalter bestimmt werden. Was wir nicht ahnten: Das Genom ist voll von ihnen, wir haben vier Millionen genetische Schalter entdeckt, mit denen Gene gesteuert werden. Man nennt sie Transkriptionsfaktor-Bindungsstellen - Kontaktpunkte zwischen DNA und Steuerproteinen.

ZEIT: Und wie viele Zellarten haben Sie angesehen?

Birney: Untersucht haben wir gut 100 dieser Steuereiweiße in 147 Zellarten des Menschen. Wir denken aber, das es etwa 2000 dieser regulierenden Proteine und etwa 1000 Zelltypen beim Menschen gibt.

ZEIT: Fazit: Wir kannten bislang über 20 000 Gene für Eiweiße. Nun fügen Sie Millionen von Schaltstellen hinzu, die in vielfältigen Kombinationen die Biologie einer Zelle steuern. All das kann auch noch von Mensch zu Mensch unterschiedlich sein. Gibt es da überhaupt noch Hoffnung, dass man das irgendwann versteht?

Birney: Wir werden wohl das ganze 21. Jahrhundert dafür brauchen. Die gute Nachricht aber ist: Man muss nicht alles verstanden haben, um Fortschritte für die Medizin zu erreichen. Zum Beispiel stecken viele der genetischen Schalter an Stellen im Erbgut, die mit den großen Volkskrankheiten assoziiert sind. Viele dieser Leiden - Diabetes, Darmentzündungen und ähnliche - werden durch Fehler in den Schaltern verursacht sein. Solche Schaltereffekte können wir bei 400 Krankheiten vermuten.

ZEIT: Bei vielen hochgradig genetisch bedingten Krankheiten - etwa Schizophrenie oder Autismus - bleibt ein Teil der Fälle stets unerklärt, weil man in den eiweiß-kodierenden Genen keine Fehler findet, die die Krankheit erklären. Könnten diese rätselhaften Fälle durch Schalterdefekte ausgelöst werden?

Birney: In manchen Fällen wird das so sein. Es gibt bekannte Beispiele: Polydaktylie, das Phänomen, dass manche Menschen sechs Finger haben, entsteht durch Mutationen in den Regulationsstellen für das Gen Sonic Hedgehog. Manche dieser Regulationsstellen sind Millionen Basen vom Gen selbst entfernt. Das dürfte auch bei Schizophrenie oder Autismus der Fall sein. Ein Defekt im Schalter kann also so fatal sein wie ein Defekt im Gen selbst.

ZEIT: Wie leitet man die Zusammenarbeit von 440 Forschern in sechs Ländern auf drei Kontinenten? Unter denen gibt es doch sicherlich einige extrem große Egos?

Birney: Allerdings. Wissenschaftler sind Menschen. Encode ist ein riesiges Forschungskonsortium, das von acht Hauptlaboren gesteuert wird. Die sind aber wiederum als Konsortium von Einzellabors organisiert. 26 Forschungsleiter koordinieren jeweils ein bestimmtes Gebiet. Es gibt da immer Leute mit starken Meinungen. Die braucht man aber auch - es ist ja nicht immer offensichtlich, wie man wissenschaftliche Fragen am besten angeht. Da fühlt man sich mittendrin schon mal sehr müde, aber am Ende bringt es eine Menge.

ZEIT: Gab es auch Streit aus rein persönlichen Gründen - Eifersüchteleien, Eitelkeit?

Birney: Na, also bei Forschern, wissen Sie, gibt es keine ganz klare Grenze zwischen Auseinandersetzungen aus rein persönlichen oder wissenschaftlichen Gründen. Es gab zwar keine Prügeleien, auch nicht im übertragenen Sinn. Aber es gab schon Kollegen, die nicht besonders gut miteinander auskamen, und wenn die dann etwas wissenschaftlich ausdiskutieren sollen, ist das nicht ganz einfach.

ZEIT: Und nun - was kommt als Nächstes?

Birney: Encode hat weitere fünf Jahre für die kommende Forschungsphase bewilligt bekommen. Aber ich schwöre Ihnen: In der nächsten Phase des Projekts werde ich nicht wieder die Flöhe hüten. Ich habe genug.


Über Ewan Birney
Der Bioinformatiker Ewan Birney ist einer von 440 Encode-Forschern

Aus DIE ZEIT :: 06.09.2012

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