Die Schnellentschlüssler

DNA-Entzifferung II: Wie der US-amerikanische Genomik-Pionier Craig Venter mit seiner Firma Celera das Rennen um die Genom-Sequenzierung beschleunigt.

Robert Triendl | aus HEUREKA 1/00 vom 23.02.2000

ABI 3700 heißt der neueste Sequencing-Automat des US-amerikanischen Instrumentenherstellers Perking Elmer. 300 davon stehen in den Laborräumen eines unscheinbaren Industriebaus in Rockville, Maryland, einem Vorort von Washington. Gearbeitet wird im Schichtbetrieb und ohne Unterbrechung - denn Celera Genomics ist kein gewöhnliches Biotechnologieunternehmen. Mit Wissenschaft im üblichen Sinn hat das auch nur bedingt zu tun, was die hoch qualifizierten Mitarbeiter da so treiben. Was zählt, sind Effizienz, Produktivität - und wohl auch Investitionen in Kapitalgüter.

"Die Celera-Mission ist es, die definitive Quelle für genetische und andere relevante medizinische und agrarische Information zu sein", heißt es in der Firmenbroschüre vollmundig. Dafür sind vor allem zwei Männer verantwortlich: Perking-Elmer, ohne dessen Maschinen kein Genetik-Labor mehr arbeiten kann, und der Firmengründer und Genomik-Pionier Craig Venter - einer, der am liebsten der Bill Gates des Gentechnikzeitalters sein möchte.

"Whole genome shotgun technique" (wörtlich übersetzt also etwa "Ganzgenom-Schrotflintentechnik") nennt sich ihre nicht unumstrittene Methode, mit der bei Celera gearbeitet wird. Das menschliche Erbgut wird dabei nach Belieben in Millionen kleiner Teile aufgesplittet, die meisten lediglich ein paar Tausend Basenpaare lang. In einen so genannten Plasmid-Vektor eingepasst, lassen sich die DNA-Fragmente mittels Coli-Bakterien millionenfach kopieren.

Das Kunststück der Methode besteht nun darin, die unzähligen DNA-Fragmente in die richtige Reihenfolge zu bringen. Dazu verwendet Celera urheberrechtlich geschützte Algorithmen und die Rechenkapazität von Hunderten Hochleistungscomputern. Lediglich fünf Stunden habe es gedauert, die 180 Millionen Basenpaare (180 Mbp) des Drosophila-Genoms in eine lineare Abfolge zu bringen, so der Manager für Business-Development bei Celera Michael Knapp. Über drei Millionen Fragmente mussten dafür zusammengesetzt werden. Bis vor wenigen Jahren wurde die Obergrenze für derartige Rechenkunststücke mit einigen Tausend Kbp angegeben.

Die konventionelle Methode ist es, genetische Information Klon per Klon zu lesen - so wie das auch beim internationalen Humangenomprojekt geschieht. DNA-Fragmente von durchschnittlich 150 Kbp Länge werden dabei in das Erbgut von künstlichen Bakterienchromosomen (BAC) eingeschleust und dann gelesen. Immerhin 15.000 BAC-Klone haben Wissenschaftler in aller Welt bisher entschlüsselt. Erst vergangenen Frühling wurde bei Celera mit den Sequenzierungsarbeiten zum menschlichen Genom begonnen, das immerhin 3400 Mbp umfasst. Mit einem Abschluss der Arbeiten, so Celera, sei noch im nächsten Jahr zu rechnen.

Celeras ambitionierte Pläne stießen zunächst auf Skepsis. Inzwischen nimmt man Craig Venter aber ernst. Die Qualität seiner Drosophila-Daten hat Konkurrenten in aller Welt überrascht. Gut zehnmal wurde jedes Basenpaar des Drosophila-Genoms gelesen - was als "10 X" notiert wird. Die gegenwärtige Norm liegt bei 5-6 X. In Japan etwa hatte eine beiläufige Bemerkung Venters in einem Interview zu einer Neuorientierung des staatlichen Reisgenomprojekts geführt. In nur sechs Wochen wollte man bei Celera mit der Sequenzierung fertig sein, während man in Japan dafür zehn Jahre angesetzt hatte.

Aber auch beim internationalen Humangenomprojekt (HGP, siehe S. 16-17) orientiert man sich inzwischen an Craig Venters Zeitplan. Immerhin geht es um das Urheberrecht auf das menschliche Erbgut - da will man einem privaten Unternehmen kein Monopol überlassen. Dabei hatte Venter bereits 1998 vor dem US-amerikanischen Kongress und unter Eid ausgesagt, alle Daten bezüglich des menschlichen Genoms unverzüglich zu veröffentlichen. Immerhin sind es die National Institutes of Health (NIH) und die US-amerikanische Öffentlichkeit gewesen, die über Jahre hinweg die Forschungen Venters gefördert haben.

Eine formale Kooperation zwischen Celera und dem HGP scheiterte indes im Vorjahr, weil man aufseiten des öffentlichen Projekts auf die Einhaltung der strikten Publikationsregeln bestand: Wissenschaftler, die am HGP mitarbeiten, verpflichten sich dazu, Daten innerhalb von 24 Stunden frei zugänglich zu machen. Erst in wenigen Monaten soll dagegen Wissenschaftlern der "freie Zugang" zu Celeras Datenbank gewährt werden - freilich zu den Bedingungen eines Lizenzabkommens mit dem Unternehmen. Damit soll verhindert werden, dass Wissenschaftler DVDs der Celera-Daten an Dritte weitergeben.

Dieser Zugang zu Datenbanken sowie zu diversen Analyseinstrumenten ist es allerdings auch, womit man bei Celera das große Geschäft machen will. Neben großen Pharmaunternehmen hofft man auch auf Abonnenten im universitären Bereich. Gute 20.000 US-Dollar pro Jahr soll ein Jahresnutzungsrecht kosten. Warnende Beobachter haben bereits von der Möglichkeit eines Monopols gesprochen. Andere weisen darauf hin, dass noch keineswegs klar ist, was Celeras Datenbank etwa von GenBank, einem öffentlichen Service der US-amerikanischen National Library of Medicine, unterscheiden wird.

Glaubt man einer Presseaussendung Celeras vom 10. Jänner dieses Jahres, so umfassen die Firmendatenbanken bereits mehr als 90 Prozent des menschlichen Erbguts - eine Ankündigung, die den Aktionären der Firma immerhin 1,4 Milliarden US-Dollar eingebracht hat. Man tut aber gut daran, zwischen den Zeilen der Ankündigung zu lesen: Manager des Unternehmens hatten jedenfalls zugegeben, dass die beeindruckende Zahl nur unter einer massiven Zuhilfenahme öffentlicher Daten möglich war.

Wie auch der Erfolg von Celeras Drosophila-Projekt gezeigt hat - eine Kooperation mit Wissenschaftlern an der University of California in Berkeley -, können sich private und öffentliche Genom-Projekte im Entschlüsselungswettlauf durchaus auch ergänzen. Angesichts von Venters Patentierungsabsichten beim menschlichen Genom bleibt allerdings eine Frage: um welchen Preis? Robert Triendl arbeitet zurzeit als Projektmanager für das Asian Technology Information Program in Tokio (www.atip.or.jp), E-Mail: rtriendl@atip.or.jp.

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