Ein kleiner Raum im Max-Planck-Institut für molekulare Genetik in Berlin. Hier leisten Sequenzierautomaten die Fleißarbeit der Genom-Entzifferung. Wissenschaftler wie Ralf Sudbrak kommen hier nur selten vorbei.
"Hier in diesem Raum sind gerade vier Maschinen. Wir haben noch einen Raum, wo sechs Maschinen stehen. Insgesamt im Institut haben wir 14 Maschinen mit dieser neuen Technologie."
Die Sequenzierautomaten sind Geräte der zweiten Generation. Um ein vollständiges menschliches Erbgut zu entziffern, brauchen sie nur ein bis zwei Wochen.
"Im Prinzip gibt es hier eine Art Scanner, der immer über eine Glasscheibe hin- und herfliegt. An dieser ist die DNA gebunden. Sie wird dann mehrfach abgelesen. Dieser Scanner ist beweglich und fährt über den Objektträger hin und her. In so einer Maschine sind zwei dieser Objektträger nebeneinander, und man kann acht verschiedene DNAs gleichzeitig analysieren."
In diesen Automaten wird nicht nur das Erbgut verschiedener Personen miteinander verglichen, sondern auch die genetische Information im Zellkern verschiedener Zellen. So lässt sich ganz genau erforschen, was eine Krebszelle von den gesunden Zellen eines Patienten unterscheidet, erklärt Hans Lehrach vom Max-Planck-Institut für molekulare Genetik in Berlin.
"Krebs ist ja eine Krankheit des Genoms einer Einzelzelle. Die Einzelzelle wird durch Mutationen oder andere Änderungen im Genom in die Lage versetzt, unkontrolliert zu wachsen. Während dieses Wachstums treten weitere Veränderungen auf, die dann zu einem immer aggressiveren Tumor führen können."
Auf diese Weise haben Genomforscher der Washington-Universität in St. Louis die Zellen einer Brustkrebspatientin untersucht. In ihren Krebszellen entdeckten sie 50 Mutationen. Etwa 20 davon machen sie für die Gefährlichkeit der Krebszellen verantwortlich. Sie sind möglicherweise aber auch die Schwachstellen, an denen Krebsmedikamente gezielt angreifen könnten. Auch am Max-Planck-Institut für molekulare Genetik haben die Forscher bereits erste Erfahrungen mit der persönlichen Krebstherapie gemacht. Der erste so untersuchte Patient litt an schwarzem Hautkrebs. Sein Tumor hatte bereits Metastasen im Gehirn gebildet, so dass der Patient nicht gerettet werden konnte. Dennoch – so hoffen Genomforscher wie Hans Lehrach – hat damit der Weg zu einer persönlichen, gezielten Krebstherapie begonnen.
"Wenn wir diese detaillierte Charakterisierung dieser Prozesse im Tumor im Vergleich zum Patienten kombinieren mit dem Wissen über die Netzwerke, die für die Tumorbildung relevant sind, und damit Computermodelle bauen, können wir im Prinzip einen virtuellen Patienten darstellen, der es uns ermöglicht, die Behandlung für diesen einzelnen Patienten zu optimieren."
So lässt sich im Computer am virtuellen Patienten vorhersagen, ob ein bestimmtes Krebsmedikament bei diesem Patienten wirkt oder nicht. Heute werden 80 Prozent der Krebspatienten mit Wirkstoffen behandelt, die nicht die gewünschte Wirkung erzielen. Der Blick in das Krebsgenom könnte die Erfolgsaussichten einer Therapie besser vorhersagen, die Heilungschancen steigern oder unnötiges Leiden verhindern.
"Ich gehe davon aus, dass in wenigen Jahren die Totalsequenzierung des Tumorgenoms oder zumindest die Totalsequenzierung der proteincodierenden Bereiche eine Standardmethode in der Onkologie sein wird."
Spätestens wenn 2013 die Sequenziergeräte der dritten Generation auf den Markt kommen, könnte es so weit sein. Die neuen Apparate sollen nicht mehr ein bis zwei Wochen für die vollständige Entzifferung eines Genoms brauchen, sondern weniger als eine Stunde.
"Hier in diesem Raum sind gerade vier Maschinen. Wir haben noch einen Raum, wo sechs Maschinen stehen. Insgesamt im Institut haben wir 14 Maschinen mit dieser neuen Technologie."
Die Sequenzierautomaten sind Geräte der zweiten Generation. Um ein vollständiges menschliches Erbgut zu entziffern, brauchen sie nur ein bis zwei Wochen.
"Im Prinzip gibt es hier eine Art Scanner, der immer über eine Glasscheibe hin- und herfliegt. An dieser ist die DNA gebunden. Sie wird dann mehrfach abgelesen. Dieser Scanner ist beweglich und fährt über den Objektträger hin und her. In so einer Maschine sind zwei dieser Objektträger nebeneinander, und man kann acht verschiedene DNAs gleichzeitig analysieren."
In diesen Automaten wird nicht nur das Erbgut verschiedener Personen miteinander verglichen, sondern auch die genetische Information im Zellkern verschiedener Zellen. So lässt sich ganz genau erforschen, was eine Krebszelle von den gesunden Zellen eines Patienten unterscheidet, erklärt Hans Lehrach vom Max-Planck-Institut für molekulare Genetik in Berlin.
"Krebs ist ja eine Krankheit des Genoms einer Einzelzelle. Die Einzelzelle wird durch Mutationen oder andere Änderungen im Genom in die Lage versetzt, unkontrolliert zu wachsen. Während dieses Wachstums treten weitere Veränderungen auf, die dann zu einem immer aggressiveren Tumor führen können."
Auf diese Weise haben Genomforscher der Washington-Universität in St. Louis die Zellen einer Brustkrebspatientin untersucht. In ihren Krebszellen entdeckten sie 50 Mutationen. Etwa 20 davon machen sie für die Gefährlichkeit der Krebszellen verantwortlich. Sie sind möglicherweise aber auch die Schwachstellen, an denen Krebsmedikamente gezielt angreifen könnten. Auch am Max-Planck-Institut für molekulare Genetik haben die Forscher bereits erste Erfahrungen mit der persönlichen Krebstherapie gemacht. Der erste so untersuchte Patient litt an schwarzem Hautkrebs. Sein Tumor hatte bereits Metastasen im Gehirn gebildet, so dass der Patient nicht gerettet werden konnte. Dennoch – so hoffen Genomforscher wie Hans Lehrach – hat damit der Weg zu einer persönlichen, gezielten Krebstherapie begonnen.
"Wenn wir diese detaillierte Charakterisierung dieser Prozesse im Tumor im Vergleich zum Patienten kombinieren mit dem Wissen über die Netzwerke, die für die Tumorbildung relevant sind, und damit Computermodelle bauen, können wir im Prinzip einen virtuellen Patienten darstellen, der es uns ermöglicht, die Behandlung für diesen einzelnen Patienten zu optimieren."
So lässt sich im Computer am virtuellen Patienten vorhersagen, ob ein bestimmtes Krebsmedikament bei diesem Patienten wirkt oder nicht. Heute werden 80 Prozent der Krebspatienten mit Wirkstoffen behandelt, die nicht die gewünschte Wirkung erzielen. Der Blick in das Krebsgenom könnte die Erfolgsaussichten einer Therapie besser vorhersagen, die Heilungschancen steigern oder unnötiges Leiden verhindern.
"Ich gehe davon aus, dass in wenigen Jahren die Totalsequenzierung des Tumorgenoms oder zumindest die Totalsequenzierung der proteincodierenden Bereiche eine Standardmethode in der Onkologie sein wird."
Spätestens wenn 2013 die Sequenziergeräte der dritten Generation auf den Markt kommen, könnte es so weit sein. Die neuen Apparate sollen nicht mehr ein bis zwei Wochen für die vollständige Entzifferung eines Genoms brauchen, sondern weniger als eine Stunde.