Vom Genom zum Proteom
Myriad, Hitachi und Oracle kündigen die Analyse des gesamten menschlichen Proteoms innerhalb von drei Jahren an
Am Ende der ersten jährlichen Tagung der Human Proteome Organization (HUPO), die in Fortsetzung zum Humangenomprojekt (HUGO) in einem internationalen Gemeinschaftsprojekt das menschliche Proteom analysieren will, gab ein Firmenkonsortium das ehrgeizige Projekt bekannt, bis zum Jahr 2005 alle menschlichen Proteine und deren Interaktionen zu bestimmen.
Ganz anders tritt das gemeinsame Projekt des biopharmazeutischen Unternehmens Myriad Genetics mit dem Hardware-Produzenten Hitachi und dem Software-Unternehmen Oracle auf, denen sich auch die Schweizer Investmentbank Friedli Corporate Finance angeschlossen hat. In den nächsten Jahren sollen bis zu 500 Millionen US-Dollar in das gemeinsam gegründete Unternehmen Myraid Proteomics fließen, um innerhalb von drei Jahren "alle Proteine und ihre Interaktionen in den Körperzellen" zu analysieren. Die gewonnenen Daten sollen in eine Datenbank fließen, für deren Benutzung Gebühren verlangt werden. Da es weitaus mehr Proteine als Gene gibt, dürfte die Datenbank bei Gelingen gewaltige Datenmengen enthalten, was natürlich vor allem Oracle gereizt haben dürfte, mit diesem Projekt sich erstmals im Bereich der Biotechnologie zu engagieren.
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Myriad Genetics ist allerdings keineswegs alleine, schließlich ist nach der Entzifferung des menschlichen Genoms die Analyse des Proteoms die wissenschaftlich, medizinisch und kommerziell weitaus interessantere Aufgabe, denn die Proteine sind für die tatsächlichen gesunden und krankhaften Körperprozesse verantwortlich. Neben vielen Unternehmen und Instituten die Proteine, ihre Funktion und ihre Wechselwirkungen identifizieren wollen, hat so auch IBM 100 Millionen Dollar in den Aufbau einer Life Science Abteilung investiert. Erst zu Beginn des Jahres gaben Compaq, Celera und Sandia National Laboratories bekannt, kooperieren zu wollen, um die nächste Generation von Software und Hardware, die für die riesigen Bedürfnisse an Rechenkapazität in der Biowissenschaft oder im Biokommerz notwendig werden, zu entwickeln. Im Mittelpunkt steht dabei natürlich auch die Analyse des Proteoms (Molekularbiologie, Rüstungsforschung und Supercomputer).
Ob allerdings das angekündigte Vorhaben, das gesamte Proteom zu analysieren, in der kurzen Zeit und überhaupt realisierbar ist, wird von vielen bezweifelt. Celeras Präsident Craig Venter wird sich nicht wie beim Genom auch bei der Analyse des Gesamtproteoms engagieren, sondern sich auf die Analyse einzelner Proteine konzentrieren, die bei Krankheiten eine Rolle spielen: "Wir glauben nicht, dass eine allgemeine Erforschung der Proteine viel Wert hat", sagte Venter gegenüber der New York Times. Anders als beim Genom gibt es keine wirkliche Größenabschätzung für das Proteom. Und seitdem auch die Voraussagen über die Größe des menschlichen Genoms von den früher geschätzten 100.000 Genen auf um die 30.000 gesenkt werden mussten, mag man zwar optimistischer im Hinblick auf die Entzifferung des Proteoms geworden sein, aber auch vorsichtiger, was dessen Größe anbelangt.
Die Schwierigkeiten sind enorm. Das Genom ist eine mit drei Milliarden Basenpaaren zwar riesige, aber immerhin kompakte Struktur, die in jeder Zelle gleich ist. Aber es kann nicht nur jedes Gen mehrere Proteine codieren, sondern in den unterschiedlichen Körperzellen gibt es auch unterschiedliche Proteine, die von den jeweils angeschalteten Genen codiert werden. Und die Proteine sowie deren Interaktionen verändern sich auch im Laufe des Lebens und natürlich bei Krankheiten. Das Ziel, das gesamte Proteom analysieren zu wollen, ist damit wesentlich unklarer als beim Humangenomprojekt.
Die Ankündigung von Myriad Proteomics ist daher sicher auch eine auf weitere Investoren zielende Übertreibung. Von den veranschlagten Gesamtkosten zwischen 300 und 500 Millionen Dollar wurden denn auch erst einmal von den Unternehmen 185 Millionen investiert. Allerdings haben, laut New York Times, Vertreter von Myriad bereits eingeräumt, nicht wirklich jedes Protein in jeder Körperzelle identifizieren zu wollen, sondern sich auf die Proteine in 10 oder 12 der wichtigsten Arten von Körperzellen zu konzentrieren. Das klingt angesichts von Hunderten von verschiedenen Zelltypen des menschlichen Körpers doch schon viel bescheidener. Wie Celera beim menschlichen Genom will Myriad Proteomics auch mit einem sogenannten Schrotschussverfahren das Proteom analysieren.
Und natürlich gibt es auch bereits ein Projekt, bei dem Internetbenutzer ihren PC zu Verfügung stellen können, um beim Berechnen der komplizierten dreidimensionalen Strukturen von Proteinen mitzuhelfen. Folding@home von der Stanford University setzt eine neue Software ein, um die räumliche Faltung der Proteine zu simulieren, was allerdings große Rechenkapazitäten verlangt, so dass hier verteiltes Rechnen sinnvoll erscheint. Proteine setzen sich innerhalb einer Millionstel Sekunde zusammen, erst die "gefaltete" räumliche Struktur gibt Aufschluss über die Funktion des Proteins. Mit der Simulation wollen die Wissenschaftler nicht nur verstehen, wie das Falten vor sich geht, sondern auch Hinweise erhalten, wie künstliche Polymere mit den Eigenschaften der Proteine hergestellt werden könnten. Die Benutzer laden von der Website die Software herunter, die wie Seti@home einen Bildschirmschoner enthält. Das Programm rechnet die verschiedenen Möglichkeiten der Faltung durch und bildet die räumlichen Strukturen auf dem Bildschirm ab, wenn der Computer gerade nicht benutzt wird.
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