A, C, G, T. Hundertfach, tausendfach, milliardenfach. Das ist unser Erbgut, das ist der Text, der unsere Bauanleitung ist. In der ersten Phase des Humangenomprojekts ging es darum, diesen Text vollständig zu entschlüsseln. Mit seiner Veröffentlichung in der Zeitschrift „Nature“ vom 29. Juni 2000 fand diese Phase ihren Abschluss – fünf Jahre früher als geplant. Im Februar 2001 legten die beteiligten Forschergruppen eine erste Analyse der Daten vor. Und die Ergebnisse waren zum Teil überraschend.
So hat der Mensch zwischen 30.000 und 40.000 Gene. Ursprünglich waren die Forscher von bis zu 140.000 Genen ausgegangen. André Rosenthal vom Institut für Molekulare Biotechnologie in Jena: „Die Zahl sagt aus, dass ein so komplexer Organismus wie der Mensch keine 100-140.000 Gene braucht, sondern dass 40.000 Gene, also doppelt so viele wie der Wurm C. elegans hat, oder dreimal so viele Gene wie die Fliege Drosophila hat, ausreichend sind, um Säugetiere zu formen.“
Gleichzeitig enthalten nur 1 bis 2 Prozent des menschlichen Erbguts codierende Abschnitte, also Bauanleitungen für Proteine. Die Rolle der restlichen 98 bis 99 Prozent ist zum größten Teil völlig unklar. Auch haben die Forscher nur von etwa einem Drittel der Genprodukte eine Vorstellung darüber, welche Aufgabe sie in einer Zelle bzw. im Körper wahrnehmen.
Die nun folgende zweite Phase des Humangenomprojekts befasst sich deshalb vor allem mit der so genannten Funktionsanalyse. Sie soll dem Zusammenwirken der Gene und Proteine auf die Spur kommen und klären, wann, wie und warum ein Gen abgelesen wird. Um diese Fragen zu beantworten, betrachten Forscher zum Beispiel gezielt die Wechselwirkungen zweier Proteine und untersuchen den Einfluss von Proteinen auf die DNA und auf einzelne Gene.
Der weitaus größte Teil dieser Forschung wird an so genannten Modellorganismen durchgeführt. An Tieren wie Zebrafisch, Fadenwurm, Hausmaus und Fruchtfliege werden die Grundlagen des Lebens weiter untersucht, um die Ergebnisse später auf den Menschen zu übertragen. Deshalb ist die Entschlüsselung des Genoms der Modellorganismen genauso wichtig wie das Humangenomprojekt.
Im Februar 2001 haben Forscher im Rahmen einer ersten Auswertung der Daten des Humangenomprojekts auch eine erste Analyse der 900 wichtigsten Gene vorgelegt, deren Störung Erbkrankheiten auslösen. Etwa jedes dritte dieser Gene steht für ein Enzym, also für ein Werkzeug der Zellen. Ein weiteres Sechstel betrifft Proteine, die andere Proteine in ihrer Aktivität beeinflussen, sie also aktivieren oder blockieren. Ein typisches Beispiel ist das Protein p53, das Zellen daran hindert, sich unkontrolliert zu vermehren. Bei der Hälfte aller Krebsfälle beim Menschen ist die Funktion von p53 gestört.
Die restlichen rund 470 krankheitsrelevanten Gene verteilen sich auf verschiedene kleinere Gruppen. Dazu gehören neben Hormonen und deren Rezeptoren die Transkriptionsfaktoren, also Proteine, die für das Ablesen der Gene zuständig sind. Obwohl ihre Zahl gering ist, sind Störungen ihrer Funktion für ein Drittel aller Missbildungen zuständig. Denn Transkriptionsfaktoren sorgen unter anderem dafür, dass sich ein Embryo in der richtigen Weise entwickelt. Anders als fehlende Enzyme können Transkriptionsfaktoren während der Embryonalentwicklung nicht ersatzweise durch die Mutter bereit gestellt werden.
Enzymdefekte können durch die Gabe eines entsprechenden Ersatz-Enzyms korrigiert werden. Auch die ersten Gehversuche der Gentherapie sind in diesem Sektor noch am ehesten Erfolg versprechend. Jedoch führen Enzymdefekte meist zu Stoffwechselstörungen, die sich vor allem im ersten Lebensjahr auswirken. Deshalb werden sie häufig zu spät bemerkt. Selbst wenn diese Krankheiten gut behandelt werden können, sind bleibende Schäden also nicht selten.
Störungen in den anderen Genen sind weit schwieriger auszugleichen. Bei den meisten Krankheiten sind ohnehin mehrere Gendefekte beteiligt, und auch Umwelteinflüsse spielen eine Rolle. Ein Beispiel dafür ist Krebs: Hier summieren sich mehrere möglicherweise nachteilige Erbanlagen zusammen mit äußeren Faktoren wie Umwelt und Lebensstil zu einem kaum vorhersehbaren Gesamtrisiko. Die Erkenntnisse aus dem Humangenomprojekt sind also nur ein erster Schritt hin zur Entwicklung besserer Medikamente.