Vier auf einen Streich

Gestern kam über Twitter eine interessante Nachricht rein – im aktuellen Science Express ist die erste Studie zu finden, in der zum ersten Mal die Genome einer vierköpfigen Familie vollständig sequenziert wurden! Das Besondere an dieser Familie ist das Vorhandensein gleich zweier rezessiv vererbten Krankheiten – alle Familienmitglieder tragen die rezessiven Allele für das Miller-Fisher– und das Kartagener-Syndrom. Bei den Kindern der Familie sind beide Syndrome auch zum Vorschein getreten (Wer mir die Wahrscheinlichkeit dafür in Prozent in die Kommentare schreibt hat in der Schule aufgepasst).

Erhöhte Qualität

Um Mutationsraten bei der Vererbung des Genoms der Eltern auf ihre Kinder zu untersuchen benötigt man eine wesentlich bessere Qualität des Genoms, als das es bis jetzt Standard war – durch den Vergleich der 4 sehr ähnlichen Sequenzen konnten 70% der Sequenzierfehler ausgeschlossen werden, was zu einer Genauigkeit von 99.999% (!) führte. Nach Abschluss der Fehleranalyse fanden die Forscher 33,397 potentielle Mutationen (in 1.83 Milliarden Basenpaaren), was zu einer Mutationsrate von 3.8*10^(-9) führte. Anders gesagt: Für jedes Nukleotid in der Genomsequenz ist die Wahrscheinlichkeit 0.0000038 bzw. 0.00038%, dass es zu einem Austausch des Nukleotids zwischen den Generationen kommt. Dies ist allerdings noch nicht der finale Wert – durch Vergleich mit zufällig am Computer erstellten Mutationsraten konnte die Mutationsrate auf 1.1*10^(-8) gesenkt werden, was ungefähr der Hälfte der bisher angenommenen Mutationsrate bei Menschen entspricht. Nochmal anders gesagt: In jeder (diploiden!) Generation kommt es zu ca. 70 Mutationen.

Kandidatengene

Die extreme Ähnlichkeit der 4 Sequenzen engt die Auswahl der Kandidatengene für die beiden Erbkrankheiten erheblich ein – sowas hats vorher auch noch nicht gegeben. Für jede Erbkrankheit konnte jeweils ein verändertes Gen als primären Grund identifiziert werden – DHODH für das Miller-Syndrom und DNAH5 für das Kartagener-Syndrom (nicht, das die Namen irgendwen interessieren würden…). Zusätzlich konnte die Gruppe der Kandidatengene, die mit den Krankheiten verbunden werden, von 9 auf 4 reduziert werden.

Ich denke, dass es ab hier nur noch aufwärts geht – durch die immer billiger werdende Technik werden immer größere Studien möglich. Durch die Fortschritte in der Gentherapie können Ergebnisse, wie sie in dieser Studie generiert wurden, erfolgreich angewandt werden, um den Patienten ihre Leiden zu erleichtern. Eine komplette Heilung der beiden Krankheiten kommt mir jetzt noch viel zu utopisch vor – die seitenverkehrte Anordnung der Organe beim Kartagener-Syndrom lässt sich durch Gentherapie nicht beheben.

Roach, J., Glusman, G., Smit, A., Huff, C., Hubley, R., Shannon, P., Rowen, L., Pant, K., Goodman, N., Bamshad, M., Shendure, J., Drmanac, R., Jorde, L., Hood, L., & Galas, D. (2010). Analysis of Genetic Inheritance in a Family Quartet by Whole-Genome Sequencing Science DOI: 10.1126/science.1186802