Zusammensetzung eines Genoms in nur sieben Tagen

Mit einem neuen, revolutionären Gerät aus den USA ist es ab sofort möglich, im Forschungsverbund PHÄNOMICS des Leibniz-Instituts für Nutztierbiologie (FBN) in Dummerstorf und der Agrar- und Umweltwissenschaftlichen Fakultät (AUF) der Universität Rostock, das Erbgut von Nutztieren in kürzester Zeit zu lesen.

Durch die Anschaffung des so genannten Illumina Genome Analyzers, einem Hoch-Durchsatz Sequenzierautomaten der nächsten Generation, kann in nur einer Woche ein fast vollständiger Überblick über die Zusammensetzung eines Genoms (Genom = Gesamtheit der vererbbaren Informationen einer Zelle) von Nutztieren, darunter Schweine, Rinder, Schafe, gegeben werden. „Eine umfassende Aufgabe, für die mit herkömmlicher Technologie mehrere Jahre benötigt worden wäre“, erklärte Prof. Dr. Manfred Schwerin, PHÄNOMICS-Projektkoordinator an der AUF.

Das Gerät wird im Rahmen des deutschen Forschungsprogramms PHÄNOMICS über die Universität Rostock im Verbund mit dem FBN angeschafft. Die Kosten belaufen sich auf ca. 500.000 Euro. „Erste Ergebnisse erwarten wir noch in diesem Jahr“, so Schwerin.

Das Genom-Lesegerät kann in einer Sequenzierzelle gegenwärtig etwa 140-170 Millionen DNA Stücke von jeweils 2 x 75 Basenpaar Länge lesen. Dies entspricht ca. 25 Milliarden Basenpaaren in etwa einer Woche. Das menschliche Genom und damit wahrscheinlich auch das aller großen Säugetiere besteht nach gegenwärtiger Schätzung aus etwa 3,6 x 109 Basenpaaren. Das Gerät ist demzufolge in der Lage in nur einer Woche ein Genom mehrfach zu sequenzieren. Die dabei anfallende Datenmenge beträgt ungefähr 3,5 Terabyte. Das entspricht etwa der zehnfachen Speicherkapazität heutiger Heimcomputer.

Analysen können jetzt durch die gleichzeitige Betrachtung vieler Sequenzunterschiede mit entsprechenden Leistungsdaten der Tiere noch gezielter, schneller und damit auch kostensparender erfolgen. So lassen sich durch Vergleiche verschiedener Rassen Unterschiede, die zum Beispiel die Resistenz gegenüber Krankheiten verursachen, erkennen und züchterisch nutzbar machen. „Erst durch die Kenntnis und Funktionsweise von Genomen, der Basis aller tierischen Leistung, wird langfristig eine tiergerechte, nachhaltige und wirtschaftliche Produktion von Nahrungsmitteln gewährleistet. Gleichzeitig hilft der Gesamtüberblick das komplexe Zusammenspiel der einzelnen Komponenten des biologischen Systems Tier und damit auch des Menschen besser zu verstehen und auf Veränderungen wie Krankheiten schneller und angemessener zu reagieren“, umreißt Schwerin das Anliegen der PHÄNOMICS-Forschungen an der AUF und im FBN.

Kontakt: Universität Rostock
Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät
Prof. Dr. Manfred Schwerin
Telefon: ++49 (0)381-498 3001
E-Mail: manfred.schwerin@uni-rostock.de