Während der größte Teil des menschlichen Genoms bei allen Menschen identisch ist, können genomische Fehler wie Deletionen und Duplikationen die Anzahl der Kopien bestimmter genetischer Fragmente verringern oder erhöhen. Diese Fehler werden auch als Kopienzahlvariationen oder CNVs bezeichnet. Eine neue Studie, die auf einer großen Kohorte von 500.000 gesunden Freiwilligen im Vereinigten Königreich basiert und von den Teams des SIB-Gruppenleiters Zoltán Kutalik und Alexandre Reymond von der Universität Lausanne durchgeführt wurde, zeigt, dass solche Variationen in der Bevölkerung viel häufiger vorkommen als bisher angenommen. Die Studie untersuchte auch ihren Einfluss auf unsere körperlichen Merkmale und unsere Veranlagung für Krankheiten. Die Studie wird heute im American Journal of Human Genetics veröffentlicht.
Was sind Kopienzahlvariationen oder CNVs?
Jede unserer Zellen enthält zwei Kopien unseres Genoms, eine von unserer Mutter und eine von unserem Vater. Bei manchen Menschen führen genetische Mutationen dazu, dass ein Teil des Genoms dupliziert oder gelöscht wird, so als wäre eine Seite in einem Buch geteilt oder entfernt worden. Wenn die Anzahl der Kopien eines Genomfragments mehr oder weniger als zwei beträgt, sprechen Genetiker von Kopienzahlvariationen oder CNVs.
Untersuchung weitreichender Folgen in einer gesunden Bevölkerung
Während CNVs (siehe Kasten 1) bekanntermaßen mehrere seltene und behindernde genetische Syndrome verursachen, ist weniger darüber bekannt, wie sie Merkmale bei gesunden Menschen beeinflussen. Um dies zu untersuchen, haben die Teams von Alexandre Reymond, Professor an der Fakultät für Biologie und Medizin und Direktor des Integrativen Genomikzentrums der UNIL, und Zoltán Kutalik, SIB-Gruppenleiter und assoziierter Professor am Departement für Computational Biology der UNIL und der Unisanté, in Zusammenarbeit mit Forschern der Universität Tartu in Estland Daten aus der britischen Allgemeinbevölkerung herangezogen (siehe Kasten 2). Anhand der genetischen Informationen konnten die Forscher Teilnehmer mit CNVs identifizieren. Nachdem die Variationen lokalisiert waren, stellten die Teams fest, ob sie mit intellektuellen, physischen oder molekularen Merkmalen der Personen in Zusammenhang standen.
Partizipative Forschung
Für ihre Studie verwendeten die Wissenschaftler Daten aus der UK Biobank, einer Kohorte von 500.000 Freiwilligen aus der britischen Allgemeinbevölkerung. Die Freiwilligen stellten anonym ihre Krankenakten zur Verfügung, beantworteten Fragebögen zu ihren Gewohnheiten und ihrem Lebensstil und gaben eine Blutprobe ab, um eine Blutuntersuchung durchzuführen und ihr Genom zu entschlüsseln. „Initiativen wie die UK Biobank vermehren sich weltweit und stellen eine beispiellose Informationsquelle dar“, sagt Zoltán Kutalik.
Negative Auswirkungen von CNVs auf Gesundheit und Langlebigkeit
Eine wichtige Erkenntnis ist, dass große CNVs häufiger auftreten als erwartet: 39 % der untersuchten Personen weisen mindestens eine solche Variation auf. „Diese Zahl ist ziemlich beeindruckend, wenn man bedenkt, dass die von uns verwendete Technologie keine Erkennung kleiner CNVs zulässt. In Wirklichkeit dürfte die Zahl noch viel höher liegen“, sagt Chiara Auwerx, Doktorandin an der SIB in den Gruppen von Alexandre Reymond und Zoltán Kutalik und Erstautorin des Artikels. Die Wissenschaftler fanden außerdem heraus, dass Menschen mit einer großen Anzahl von CNVs in ihrem Genom ein geringeres Geburtsgewicht und eine erhöhte Adipositas aufweisen, häufiger an Leber- und Nierenschäden leiden sowie eine verminderte körperliche und geistige Leistungsfähigkeit und eine geringere Lebenserwartung haben.
Wichtig ist, dass die Forscher feststellten, dass dieselbe CNV nicht bei jedem Menschen die gleichen Auswirkungen hat. Alexandre Raymond sagt: „Dieses Phänomen lässt sich durch mehrere Faktoren erklären, beispielsweise durch das Vorhandensein anderer genetischer Mutationen sowie durch Umwelt- und kulturelle Unterschiede.“ Er kommt zu dem Schluss, dass diese Frage Gegenstand zukünftiger Forschungen sein wird.
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Reference(s)
Auwerx C et al. Der individuelle und globale Einfluss von Kopienzahlvarianten auf komplexe menschliche Merkmale. The American Journal of Human Genetics, 2022.
