Gene bestimmen sämtliche Abläufe in jedem lebendigen Organismus. Bis zum Jahr 2006 entzifferten Forscher unter Beteiligung von Wissenschaftlern des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) bereits den genetischen Code des Menschen. Ein internationales Wissenschaftler-Konsortium hat nun, erneut mit der HZI-Abteilung Genomanalyse unter Leitung von Helmut Blöcker, die genetische Struktur des Pferdes erfolgreich entschlüsselt. Die Ergebnisse veröffentlichte jetzt das Wissenschaftsmagazin „Science“ in seiner aktuellen Ausgabe.
Ausgangspunkt des Projekts war die Eröffnungsrede des niedersächsischen Ministerpräsidenten im August 2006 anlässlich der Ausstellung „Pferdeland Niedersachsen“ in Berlin. Sie veranlasste den anwesenden Präsidenten der Tierärztlichen Hochschule Hannover dazu, Kontakt zu den Genomforschern am HZI anzuregen und das Projekt „Pferdegenom“ ins Leben zu rufen. In den USA war das Broad Institute maßgeblich an dem Projekt beteiligt.
Das Dreierkonsortium hatte seine Aufgaben klar verteilt: Das Broad Institute und andere Institute stellten speziell aufbereitete DNA vom Pferd zur Verfügung. Gruppen der Tierärztlichen Hochschule Hannover und die HZI-Gruppe leisteten daraufhin Ordnungsarbeit und setzten das Puzzle aus unsortierten Genombruchstücken zusammen. „Zurzeit ist technisch noch keiner in der Lage, ein gesamtes Genom in einem Stück zu sequenzieren. Deshalb arbeiten wir mit willkürlich zerschnittenen größeren DNA-Stücken“, sagt Helmut Blöcker. Sein Team sollte einen Überblick über die Anordnung der Hundertausenden von DNA-Stücken des Pferdegenoms bestimmen: Wie sieht die Landkarte des Pferdegenoms aus?
Dabei hat die HZI-Gruppe nicht die DNA-Fragmente in ihrer vollen Länge analysiert, sondern nur die Enden. Es ging den Forschern darum, herauszubekommen, welche Bruchstücke an den Enden die gleiche Sequenz von DNA-Bausteinen aufweisen. Gleiche Sequenzen bedeuten, dass die jeweiligen DNA-Bruchstücke zusammen gehören. „Man kann sich das ähnlich wie mit zwei Reihen von Ziegelsteinen vorstellen. Nur wenn sie in bestimmter Weise aneinander gelegt werden, passen sie auch lückenlos zusammen“, sagt Blöcker, „so verhält es sich auch mit unseren DNA-Fragmenten.“ Die Forscher benutzen für ihre Untersuchungen Sequenziergeräte. Diese speichern die riesigen Datenmengen der Basensequenzen. Die HZI-Wissenschaftler können diese Datenflut mithilfe der Bioinformatik aufbereiten und dann für weitere Forschungszwecke nutzen. Das Broad Institute füllte mit großen Mengen eigener Daten alle Bereiche zwischen den Braunschweiger Endsequenzen auf, sodass eine praktisch lückenlose Genomsequenz entstand.
Das Ergebnis: Mensch und Pferd sind sich genetisch ähnlicher als gedacht. Helmut Blöcker sagt dazu: „Vergleicht man das Pferdegenom mit dem des Menschen direkt von Chromosom zu Chromosom, so gibt es in etwa der Hälfte der Fälle sehr starke Übereinstimmung. Beim Vergleich Mensch zu Hund liegt dieser Wert nur bei etwa 30 Prozent.“
In Zukunft werden die Wissenschaftler die gewonnenen Daten dazu nutzen, die Pferdegesundheit sozusagen auf molekularer Ebene zu untersuchen. Davon kann auch der Mensch profitieren: Beide – Mensch und Pferd – leiden zum Teil an denselben Erkrankungen wie etwa Allergien. Die neuen Erkenntnisse können den Wissenschaftlern weltweit als Basis dienen, um Ursachen von Erkrankungen besser zu verstehen und neue Behandlungsstrategien zu entwickeln.
Originalartikel: Genome Sequence, Comparative Analysis, and Population Genetics of the Domestic Horse. Wade CM, Giulotto E, Sigurdsson S, Zoli M, Gnerre S, Imsland F, Lear TL, Adelson DL, Bailey E, Bellone RR, Blöcker H, Distl O, Edgar RC, Garber M, Leeb T, Mauceli E, MacLeod JN, Penedo MC, Raison JM, Sharpe T, Vogel J, Andersson L, Antczak DF, Biagi T, Binns MM, Chowdhary BP, Coleman SJ, Della Valle G, Fryc S, Guérin G, Hasegawa T, Hill EW, Jurka J, Kiialainen A, Lindgren G, Liu J, Magnani E, Mickelson JR, Murray J, Nergadze SG, Onofrio R, Pedroni S, Piras MF, Raudsepp T, Rocchi M, Røed KH, Ryder OA, Searle S, Skow L, Swinburne JE, Syvänen AC, Tozaki T, Valberg SJ, Vaudin M, White JR, Zody MC; Broad Institute Genome Sequencing Platform; Broad Institute Whole Genome Assembly Team, Lander ES, Lindblad-Toh K. Science 6 November 2009: Vol. 326. no. 5954, pp. 865 – 86. DOI: 10.1126/science.1178158
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