64 menschliche Genome als neue Referenz

Erfassung der genetischen Vielfalt der menschlichen Spezies

Das „Human Genome Structural Variation Consortium“ (HGSVC) hat 64 menschliche Genome hochauflösend sequenziert. Zur Erfassung der genetischen Vielfalt der menschlichen Spezies wurden dafür Individuen aus der ganzen Welt einbezogen.

Umfassende Kartierung genetischer Variationen

Umfassende Kartierung genetischer Variationen (symbolisiert durch Fähnchen) basierend auf der Analyse menschlicher Genome unterschiedlicher Abstammung. | University of Washington / David Porubsky

Diese neuen Referenzdaten ermöglichen unter anderem bevölkerungsspezifische Studien zu genetischen Prädispositionen für menschliche Krankheiten sowie die Entdeckung komplexerer Formen genetischer Variationen. Im Jahr 2001 gab das „International Human Genome Sequencing Consortium“ den ersten Entwurf der Referenzsequenz des menschlichen Genoms bekannt. Am „Human Genome Project“ waren über elf Jahre lang mehr als 1.000 Forschende aus 40 Ländern beteiligt. Die damals vorgestellte Referenz erfasste aber nicht die gesamte Komplexität genetischer Variationen, denn sie repräsentierte kein einzelnes Individuum, sondern war ein Kompositum des Genoms von vielen Menschen.

Strukturelle Varianten erkennen und charakterisieren

Seit dem erfolgreichen Abschluss des Human Genome Project vor genau 20 Jahren haben Wissenschaftler zahlreiche Sequenzierungsprojekte durchgeführt, um genetische Unterschiede zwischen einem Individuum und dem Referenzgenom zu identifizieren und zu katalogisieren. Diese Unterschiede konzentrierten sich in der Regel auf kleine Veränderungen einzelner Basen und ließen größere genetische Veränderungen außer Acht. Aktuelle Technologien beginnen nun, größere Unterschiede – sogenannte strukturelle Varianten – wie Einfügungen von mehreren hundert Buchstaben zu erkennen und zu charakterisieren. Strukturelle Varianten beeinträchtigen mit höherer Wahrscheinlichkeit die Funktion von Genen, anders als die kleinen Veränderungen.

Wesentlich umfangreicherer Referenzdatensatz

Ein internationales Forschungsteam hat jetzt eine Studie veröffentlicht, in der ein neuer, wesentlich umfangreicherer Referenzdatensatz vorgestellt wird. Dieser wurde mithilfe einer Kombination aus fortschrittlichen Sequenzier- und Kartierungstechnologien gewonnen. Der neue Referenzdatensatz spiegelt 64 assemblierte menschliche Genome wider, die 25 verschiedene menschliche Populationen aus der ganzen Welt repräsentieren. Unter „(Genom-)Assemblierung“ versteht man dabei das Zusammensetzen eines Genoms aus einzelnen, von Sequenziergeräten gelesenen Fragmenten. Wichtig ist hierbei, dass jedes der Genome ohne Rückgriff auf das aktuelle Referenzgenom assembliert wurde. Somit wurden die genetischen Unterschiede verschiedener menschlicher Populationen besser erfasst.

BRCA1 bei der Arbeit

Uniklinikum Heidelberg und Nationales Centrum für Tumorerkrankungen Heidelberg entwickeln einen Gentest zur Unterscheidung verschiedener Prostatakarzinom-Typen. Der Test soll die gezielte Behandlung von Patienten mit frühem Ausbruch und raschem Verlauf der Krankheit ermöglichen.

weiterlesen

„Die erste menschliche Genomsequenz war ein großer Schritt nach vorn, aber sie war unvollständig“, sagt Dr. Charles Lee, FACMG, Direktor und Professor am The Jackson Laboratory for Genomic Medicine. „Neben der Variation einzelner Basen wissen wir jetzt, dass auch strukturelle Varianten ganz wesentlich zu den genomischen Unterschieden zwischen Individuen beitragen. Unsere Arbeit bietet einen weitaus gründlicheren und genaueren Ausblick auf diese genomische Variation über Individuen und Populationen hinweg und stellt eine unglaublich wertvolle neue Ressource für die Forschungsgemeinschaft dar.“

Genetische Unterschiede genauer untersuchen

„Mit diesen neuen Referenzdaten können genetische Unterschiede vor dem Hintergrund der globalen genetischen Variation mit bisher unerreichter Genauigkeit untersucht werden. Dies erleichtert die biomedizinische Bewertung der von einem Individuum getragenen genetischen Varianten“, betont auch der Co-Erstautor der Studie, Dr. Peter Ebert vom Institut für Medizinische Biometrie und Bioinformatik der HHU. Die Verteilung von genetischen Varianten kann sich durch spontane und kontinuierlich auftretende Veränderungen im Erbgut zwischen Bevölkerungsgruppen stark unterscheiden. Wird eine solche Mutation über viele Generationen weitergegeben, kann sie zu einer für diese Population spezifischen genetischen Variante werden.