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Craig Venters Genom
Vor fünf Jahren hat Craig Venter ein großes Geheimnis gelüftet. Als Präsident von Celera Genomics hatte Venter das Rennen zwischen seinem Unternehmen und einem staatlich finanzierten Projekt zur Entschlüsselung des menschlichen Genoms angeführt. Nachdem Venter 2002 Celera verlassen hatte, gab er bekannt, dass ein Großteil des dort sequenzierten Genoms sein eigenes sei. Jetzt Venter und Kollegen am Das J. Craig Venter Institute hat beendete die Arbeit und füllte die Lücken aus der Anfangssequenz, um das erste persönliche Genom zu veröffentlichen.
Persönliche Genome: Der Genomik-Pionier Craig Venter (oben) hat sein gesamtes Genom sequenziert und der Welt zugänglich gemacht.
Sein neu veröffentlichtes Genom, heute in der Zeitschrift veröffentlicht PLoS Biologie , unterscheidet sich von beiden früheren Versionen des menschlichen Genoms (eine von Celera, die andere vom Human Genome Project) darin, dass es die gesamte DNA beschreibt, die von Mutter und Vater geerbt wurde. Dieses sogenannte diploide Genom ermöglicht es Wissenschaftlern, die Variabilität des genetischen Codes besser einzuschätzen. (In einer Genomsequenz, die aus einem Konglomerat verschiedener Individuen generiert wurde, gehen bei der Mittelung einige Variationen verloren.) Innerhalb des Genoms von 2,810 Milliarden Basenpaaren fanden Wissenschaftler 4,1 Millionen Variationen zwischen den Chromosomen; 1,2 Millionen davon waren bisher unbekannt. Von den Variationen waren 3,2 Millionen Einzelnukleotidpolymorphismen oder SNPs, die am besten charakterisierte Variationsart, während fast eine Million andere Arten von Varianten waren, einschließlich Insertionen, Deletionen und Duplikationen.
Venters Genom wird sich dem eines anderen Genom-Pioniers anschließen, James Watson, dem Mitentdecker der DNA-Struktur. (Siehe The $2 Million Genome .) Im Juni wurde bekannt gegeben, dass Watsons Genom von 454 sequenziert wurde, einem Unternehmen mit Sitz in Branford, CT, das Sequenzierungstechnologien der nächsten Generation entwickelt. (Weitere Informationen zur Technologie von 454 finden Sie unter Sequenzieren im Handumdrehen.)
Die Genome von Venter und Watson sind wahrscheinlich nur die ersten in einer bevorstehenden Welle von persönlichen Genomen, ein entscheidender Schritt auf dem Weg zur personalisierten Medizin: die Fähigkeit, medizinische Behandlungen an das genetische Profil einer Person anzupassen. (Siehe The X Prize’s New Frontier: Genomics.) Venter hat bereits einen Teil seines Genoms erforscht und festgestellt, dass er genetische Variationen trägt, die ihn einem erhöhten Risiko für Alzheimer, Herzerkrankungen und Makuladegeneration aussetzen. Er sagt, dass er seitdem religiös Statine, cholesterinsenkende Medikamente, einnimmt.
Venter spricht mit Technologieüberprüfung über das, was auf sein Genom zukommt.
Technologieüberprüfung : Warum haben Sie sich für dieses Projekt entschieden?
Craig Venter : Das Genom, das wir bei Celera veröffentlichten, bestand aus fünf Personen. Zusammenfassend wurde klar, dass wir einige Kompromisse in der Informatik eingehen mussten – wir mussten einen Teil der genetischen Variation weglassen. Wir wussten, dass der einzige Weg, das Genom wirklich zu verstehen, darin besteht, das Genom eines einzelnen Individuums zu haben. Anstatt bei Null anzufangen, entschieden wir uns, das, was wir aus dem Celera-Genom hatten, zu nehmen und weitere Sequenzen hinzuzufügen. Das Ziel war es, eine genaue Referenzsequenz von einer einzelnen Person zu erhalten.
KINDER : Wie ergänzt Ihre Genomsequenz das, was wir aus dem Human Genome Project wissen?
Lebenslauf : Die staatlichen Labore haben ein zusammengesetztes haploides Genom von mehreren Individuen sequenziert und zusammengesetzt [was bedeutet, dass es eine DNA-Sequenz von nur einem von jedem Chromosomenpaar enthält]. Damals ging man davon aus, dass man nur die Hälfte des Genoms braucht, um die menschliche Komplexität zu verstehen. Aber es ist klar geworden, dass wir die Zusammensetzung der Chromosomensätze von Mutter und Vater sehen müssen, um die Variation im Genom zu sehen.
Dieses Genom weist alle Insertionen und Deletionen sowie Kopienzahlunterschiede auf. Das gibt uns eine ganz andere Sichtweise.
KINDER : Was war bisher die spannendste Erkenntnis?
Lebenslauf : Für mich ist die aufregendste Erkenntnis, dass die Variation von Mensch zu Mensch wesentlich höher ist, als von den 2001 erstellten Versionen des menschlichen Genoms erwartet wurde. Tatsächlich könnte sie sogar zehnmal höher sein: anstatt zu 99,9 Prozent identisch zu sein , es ist eher zu 99 Prozent identisch. Es ist beruhigend zu wissen, dass wir keine annähernd identischen Klone sind, wie viele Leute vor sieben Jahren dachten.
KINDER : Wie werden Wissenschaftler Ihre Genomsequenz verwenden?
Lebenslauf : Es wird als Referenzgenom dienen. Dies ist wahrscheinlich das erste und letzte Mal, dass jemand Zeit, Geld und Energie aufwendet, um ein diploides Genom mit hochpräziser Sanger-Sequenzierung zu sequenzieren. Zukünftige Genome, wie die aus 454 oder dem Personal Genome Project von George Church, werden auf [vorhandene] Daten geschichtet, um die Vollständigkeit dieses Genoms zu erhöhen. (Siehe The Personal Genome Project .) [Die traditionelle Sanger-Sequenzierungsmethode, die für das Humangenomprojekt und zur Generierung der Venter-Sequenz verwendet wird, erzeugt längere DNA-Stücke als neuere Methoden, wie die von 454 verwendete, was den Zusammenbau der DNA erleichtert überlappende Stücke.]
KINDER : James Watson hat Anfang des Sommers eine Version seines eigenen Genoms veröffentlicht. Wie ist deine anders?
Lebenslauf : Es wurde noch nichts zu seinem Genom veröffentlicht, daher haben wir keine Ahnung. Aber so wie ich es verstehe, haben sie im Gegensatz zum eigentlichen Zusammenbau eines Genoms kurze Fragmente sequenziert, die auf die am NIH zusammengesetzte Sequenz geschichtet werden. Es gibt also viele technische Unterschiede, aber bis zur Veröffentlichung werden wir es nicht wirklich wissen.
KINDER : Sie haben seit mehreren Jahren Teile Ihres Genoms gemeinfrei. Irgendwelche zweiten Gedanken darüber, die gesamte Sequenz in hoher Qualität zu veröffentlichen?
Lebenslauf : Nein. Und ich applaudiere Watson auch dafür. Ein wichtiger Teil der Botschaft hier ist, dass die Menschen keine Angst vor ihren genetischen Codes haben oder Angst davor haben sollten, dass andere Menschen sie sehen. Dies steht im Gegensatz zu der Vorstellung, dass dies gefährliche Informationen sind, die unter Verschluss gehalten werden sollten. Waren nicht einfach unser genetischer Code. Es gibt sehr wenig aus dem Code, der zu 100 Prozent interpretierbar oder angewendet werden kann.
KINDER : Haben Sie Ihr Genom nach krankheitsbedingten Mutationen durchsucht?
Lebenslauf : Ja. Ich habe im Oktober ein Buch mit dem Titel Ein entschlüsseltes Leben wo ich mir viele Varianten anschaue und versuche sie in einen Kontext zu meinem Leben zu setzen. Ich habe beispielsweise eine hohe statistische Wahrscheinlichkeit blaue Augen zu haben, aber man kann anhand meines Genoms nicht hundertprozentig sicher sein, dass ich sie habe. Die Botschaft lautet, dass alles in unseren Genomen eine statistische Unsicherheit sein wird. Wir sind wirklich erst am Anfang, das zu lernen.
Früher veröffentlichte Genome repräsentieren niemanden, daher können wir die menschliche Biologie nicht basierend auf diesen interpretieren. Aber jetzt können wir beginnen, Rückschlüsse auf das menschliche Genom zu ziehen. Wir werden Zehntausende bis Millionen Genome brauchen, um eine Datenbank zusammenzustellen, die die Interpretation mehrerer seltener Varianten und ihrer Bedeutung ermöglicht. Das wird Jahrzehnte dauern.
KINDER : Wie viel hat das Projekt gekostet?
Lebenslauf : Das Ziel war nicht zu sehen, wie billig wir ein Genom sequenzieren könnten; es war, um zu sehen, wie genau wir es tun konnten. Es war im Laufe der Jahre eindeutig ein Multimillionen-Dollar-Projekt.