Das große Erbgut-Experiment

100.000 ältere Kalifornier sollen demnächst im Rahmen einer groß angelegten Studie einer Genanalyse unterzogen werden. Es ist das erste Mal, dass Erbgutmaterial einer derart großen Bevölkerungsgruppe unterschiedlichster Herkunft vorliegt. "Das Projekt wird eine enorme Hebelwirkung im Bereich genomweiter Assoziationsstudien haben", glaubt Cathy Schaefer, Forscherin beim Gesundheits- und Versicherungskonzern Kaiser Permanente aus Oakland, dessen Patienten an dem Projekt beteiligt sind.

Anhand der Daten soll es Wissenschaftlern bald möglich sein, Zusammenhänge zwischen Genausstattung, Umwelteinflüssen und Krankheiten deutlich genauer zu erforschen, als dies bislang möglich war. Neben den Erbgutdaten werden nämlich auch detaillierte elektronische Gesundheitsakten, Material aus Patientenbefragungen und sogar Informationen zu den Umweltbedingungen vorliegen, mit denen die Untersuchten leben und arbeiten.

"Die Wichtigkeit dieses Projekts liegt darin, dass es in enorm kurzer Zeit, in nur zwei Jahren, sehr große genetische und phänotypische Daten liefern wird. Forscher können basierend auf diesem Material dann Fragen stellen, anstatt erst aufwändig Erbgut sammeln zu müssen", sagt Schaefer.

Das Vorhaben nutzt bereits vorhandene Speichelproben kalifornischer Kaiser Permanente-Patienten, deren Durchschnittsalter bei 65 Jahren liegt. Ihre DNA wird auf 700.000 genetische Variationen (Single Nucleotide Polymorphisms, kurz SNP) analysiert. Dabei kommen Analyse-Arrays des kalifornischen Unternehmens Affymetrix zum Einsatz. Die Daten sollen dann durch die US-Nationalinstitute für Gesundheit (NIH) auch anderen Forschern zur Verfügung gestellt werden – zusammen mit einer wahren Fundgrube weitere Informationen, darunter die elektronischen Gesundheitsakten, die Kaiser Permanente von den Personen angelegt hat. Ergänzt wird das Angebot durch Daten zur Luft- und Wasserqualität in der Nachbarschaft, in der die jeweilige Person lebt, plus Informationen über ihren Lebensstil.

Das Ergebnis soll die bislang größte genetische Gesundheitsforschungsplattform werden, die es je gegeben hat, sagt Schaefer, die bei Kaiser Permanente das Forschungsprogramm "Genausstattung, Umwelt und Gesundheit" leitet. Die Studie wird zusammen mit Forschern an der University of California, San Francisco (UCSF), durchgeführt. 25 Millionen Dollar investieren die NIH im Rahmen des aktuellen Konjunkturprogramms der US-Regierung.

Das Potenzial der Gendatenbank gilt Experten als nahezu grenzenlos. Forscher könnten beispielsweise nach genetischen Einflüssen suchen, warum manche Menschen, die an Herz- und Gefäßkrankheiten und Typ-2-Diabetes leiden, einen schnelleren Krankheitsfortschritt zeigen. Oder sie suchen nach genetischen Faktoren, die die Effektivität bestimmter Medikamente behindert oder sie sogar gefährlich macht, wie Schaefer sagt. Je mehr Informationen dieser Art vorlegen, desto besser lassen sich Therapien auf einzelne Patienten zuschneiden – und Hochrisikopatienten schneller helfen.

Angesichts des hohen Alters der Patientengruppe eignen sich die Daten außerdem besonders gut zur Erforschung von Alterskrankheiten. "Jemand könnte beispielsweise fragen, wo genau die genetischen Einflüsse bei Veränderungen des Blutdrucks im Alter liegen und wie diese Veränderungen mit weiteren Alterserkrankungen zusammenhängen, etwa Schlaganfällen, Alzheimer und anderen Herz- und Gefäßkrankheiten", sagt Schaefer.

An der UCSF werden außerdem zusätzliche Untersuchungen an den Proben vorgenommen, um die Länge der Telomere zu bestimmen, jener Bereich der DNA am Ende der Chromosomen, der sie gegen Schäden schützt. Die Länge der Telomere wird mit Zellteilung und Alterung in Verbindung gebracht. Zu den teilnehmenden Forschern gehört auch Elizabeth Blackburn, Biologin an der UCSF, die 2009 zusammen mit Carol W. Greider und Jack W. Szostak den Nobelpreis für Medizin für ihre Arbeit an Telomeren erhielt.

Andere so genannte Biobanken sind zwar größer geplant als die von Kaiser Permanente – ein entsprechendes Projekt in Großbritannien will zum Beispiel Proben von 500.000 Menschen sammeln. Doch dabei wird die tatsächlich Genanalyse immer erst dann durchgeführt, wenn die Forscher Studien verschiedener Subkategorien von Patienten vorbereitet haben. Die Kaiser Permanente-Daten stehen dagegen ständig zur Verfügung.

Diverse andere Institutionen erstellen kleinere Biobanken und Datensätze genetischer Informationen. Die Mayo Clinic begann in diesem Jahr mit dem Aufbau einer Sammlung der Erbgutinformationen von 20.000 Patienten zum Zwecke genetischer und klinischer Studien. Biobanken mit Proben kleinerer Patientengruppen, etwa aus dem Bereich bipolarer Störungen, werden dort ebenfalls angelegt.

Josh Glaser, Vizepräsident und IT-Chef von Partners Healthcare in Boston, sieht in der Kaiser Permanente-Plattform vor allem praktische Verbesserungen für die Forschung. "Der Lohn der Mühen sollte vor allem in einer signifikanten Verringerung der Kosten und der Durchführzeit liegen, um problematische Medikationen und andere medizinisch notwendige Eingriffe zu erkennen." Denkbar seien auch eine verbesserte Überprüfung der Wirksamkeiten von Medikamenten und allgemeine klinische Studien. Glaser sieht Kostensenkungen auf ein Fünftel.

Der Experte hofft außerdem, dass die verschiedenen genetischen Datenbanken bald miteinander verbunden werden können. Das würde die Vorteile der Technik noch verstärken. "Man kann sich Dutzende Datenbanken vorstellen, die eine passende Ausstattung zur Parallelanalyse besitzen." Ob das so einfach wird, wie erhofft, sei aber noch die große Frage: "Viele der Probleme werden erst gerade jetzt erkannt." Kaiser Permanente ficht das nicht an. Der Gesundheitskonzern arbeitet derzeit daran, seine Biobank bis 2013 auf 500.000 biologische Proben zu erweitern. (bsc)