Kolumbiens erste genetische Karte enthüllt Mutationen, die zur Malariaresistenz beitragen, sowie andere, die die Wirkung von Medikamenten beeinflussen.

Das Genom ist die vollständige Anleitung für die Funktionsweise eines Organismus. Es ist ein Buch, das aus Kombinationen von nur vier chemischen Einheiten – Adenin, Thymin, Cytosin und Guanin – besteht, die mit den Buchstaben A, T, C und G bezeichnet und als Nukleotide bezeichnet werden. Beim Menschen umfasst diese Anleitung etwa 3,3 Milliarden Basenpaare (oder Buchstaben), die sich in den 23 Chromosomenpaaren im Zellkern aller unserer Zellen befinden.

Erst zu Beginn dieses Jahrhunderts gelang es der Menschheit, diesen Code zu entschlüsseln, der uns zu dem macht, was wir sind. Im April 2003 feierte das National Human Genome Research Institute in den USA die Fertigstellung der Sequenzierung des menschlichen Genoms – eine Aufgabe, die Hunderte von Forschern bereits in den 1990er Jahren begonnen hatten. Doch damit war sie noch nicht abgeschlossen.

Nicht nur, weil bis dahin nur 92 Prozent der Informationen sequenziert worden waren – die restlichen 8 Prozent wurden dank der Technologie im Jahr 2022 gewonnen –, sondern auch, weil sich die Fortschritte auf Proben von wenigen Individuen konzentrierten. Um diesen Blick auf die Genetik der Menschheit in ihrer großen Vielfalt zu erweitern, entstanden in der Folge Initiativen, die weltweit mehr menschliche Genome sequenzieren wollten. Auch verschiedene Länder begannen zu untersuchen, welche Informationen Sequenzen ihrer Bevölkerungen liefern können.

In Kolumbien hat das Konsortium für genomische Vielfalt, Abstammung und Gesundheit in Kolumbien (Código-Colombia) gerade eine Studie in der Zeitschrift Communications in Biology (Teil von Nature ) veröffentlicht, in der es die erste Version seiner landesweit einzigartigen Datenbank vorstellte, die aus 1.441 kolumbianischen Genomen aus 14 Populationen des Landes besteht . Dies ist nicht nur ein Ansatz zur Erforschung der Ursprünge der genetischen Vielfalt des Landes, sondern liefert auch nützliche Informationen, die uns einer präziseren, an die genetische Vielfalt der Kolumbianer angepassten Medizin näherbringen.

Die Studie, die anhand von Genomen durchgeführt wurde, die von Forschern aus Institutionen im ganzen Land bereitgestellt wurden, lieferte eine Momentaufnahme der genetischen Vielfalt des Landes. Die Analyse identifizierte mehrere unterschiedliche Abstammungsgruppen mit durchschnittlich 16,7 Prozent afrikanischer Abstammung, 32,8 Prozent indianischer Abstammung und 50,65 Prozent europäischer Abstammung .

Obwohl diese Gesamtzahlen die gemischte Natur Kolumbiens widerspiegeln, betonen die Forscher, dass dieses Mosaik nicht einheitlich betrachtet werden sollte. Laut Augusto Valderrama , Professor am Institut für Biowissenschaften der Universität der Anden und Generaldirektor des Projekts, ist zu erwarten, dass in Regionen wie Chocó das afrikanische Erbe vorherrschen wird, während im Südwesten – Cauca und Nariño – das indigene Erbe und in Antioquia oder der Kaffeeregion das europäische Erbe vorherrschen wird.

„Die von uns veröffentlichten Daten entsprechen dem Durchschnitt der fast 1.500 analysierten Proben und nicht unbedingt der Gesamtzahl des Landes. Obwohl die Zahlen real sind, können sie irreführend sein, wenn sie als einheitliches Bild Kolumbiens interpretiert werden, da die genetische Zusammensetzung in Wirklichkeit je nach Region stark variiert . Diese Ergebnisse zeigen uns, dass es trotz mehr als fünf Jahrhunderten der Kreuzung immer noch Regionen gibt, in denen die Spuren der Vorfahren deutlich erhalten sind und die Geschichte derjenigen widerspiegeln, die diese Gebiete ursprünglich bewohnten“, stellt Professor Valderrama klar.

Über das allgemeine Abstammungsprofil hinaus zählt die Identifizierung von über 95 Millionen genetischen Varianten zu den wichtigsten Erkenntnissen des Konsortiums. Einige davon haben direkte Auswirkungen auf die Gesundheit und das Ansprechen auf Medikamente. So wurde beispielsweise bei afro-kolumbianischen Populationen eine Variante entdeckt, die eine natürliche Resistenz gegen Malaria verleiht, die durch den Parasiten Plasmodium verursacht wird . Dies erklärt, warum die Sterblichkeitsrate durch diese Krankheit in Kolumbien trotz der ständigen Verbreitung des Parasiten niedriger ist als in Afrika.

„Im Gegensatz dazu haben wir in Bevölkerungen mit überwiegend europäischer Abstammung Varianten identifiziert, die zur Entwicklung von Krankheiten wie Hämochromatose Typ 1 oder familiärer Hypercholesterinämie Typ 1 prädisponieren. Diese Daten zeigen, dass wir, wenn wir die Gesundheits- und Krankheitsprofile auf Grundlage der Abstammung genauer verstehen, unsere öffentlichen Gesundheits-, Präventions- und Diagnoseprogramme gezielter auf Erkrankungen ausrichten und sie auf Erkrankungen konzentrieren können, die in bestimmten Regionen möglicherweise nicht ausreichend erfasst oder schlecht erkannt werden“, sagt Professor Valderrama.

Ein weiteres wichtiges Ergebnis dieses Projekts betrifft die Pharmakogenomik , also die Art und Weise, wie genetische Varianten die Reaktion auf Medikamente beeinflussen. „Bei Personen afrikanischer Abstammung haben wir eine Variante gefunden, die dazu führt, dass sie das bei Nierentransplantationen verwendete Immunsuppressivum Tacrolimus schnell verstoffwechseln. Dadurch erhöht sich das Risiko einer Abstoßung bei Verabreichung von Standarddosen. Auf Grundlage dieser Informationen schlagen wir vor, dass die klinischen Leitlinien in Kolumbien genetische Tests zum Nachweis dieser Variante vor der Transplantation vorsehen , damit die Dosis individuell auf den Patienten abgestimmt werden kann. Wir nennen dies personalisierte Immunsuppression“, erklärt der Professor der Universidad de los Andes.

In diesem Zusammenhang stellten Forscher bei Código-Colombia auch bei Populationen europäischer Abstammung Varianten fest, die mit einem höheren Risiko der Nikotinabhängigkeit verbunden sind. Eine Variante, die sowohl mit indianischer als auch europäischer Abstammung in Zusammenhang steht, war mit einem höheren Toxizitätsrisiko durch Methotrexat verknüpft, einem gängigen Medikament gegen Arthritis und Krebs.

Für die Projektwissenschaftler zeigen diese Ergebnisse, wie wichtig der Aufbau einer genomischen Referenzdatenbank für die verschiedenen Regionen des Landes ist.

„Bisher haben wir 1.441 Genome sequenziert, aber um eine solide Grundlage zu haben, brauchen wir mehr. Wir schätzen, dass das Land in den letzten zehn Jahren umgerechnet fast 40 Millionen Dollar für DNA-Sequenzierungstests ausgegeben hat, ohne dass es ein nationales Archiv zur Speicherung dieser Daten gibt. Oft werden die Tests ins Ausland geschickt, der Arzt erhält den Bericht, aber die Daten werden nicht gespeichert. Dadurch sind wertvolle Informationen über rund 40.000 Kolumbianer verloren gegangen“, warnt Professor Valderrama.

Obwohl das Código-Colombia-Projekt bereits vor vier Jahren unter der Leitung der Universidad de los Andes entstand, baut es auf den Erfahrungen von ChocoGen auf, einer Initiative, die 2012 im Rahmen einer wissenschaftlichen Zusammenarbeit zwischen Forschern aus den USA und Kolumbien ins Leben gerufen wurde. Ziel war es, die Muster genomischer Vielfalt und Abstammung in einer Stichprobe von Individuen aus Chocó zu untersuchen und ihre Auswirkungen auf verschiedene Phänotypen – ob pathologisch oder physiologisch normal – zu verstehen.

„Wir nutzten unsere bisherigen Erfahrungen mit ChocoGen und beschlossen, unseren Forschungsbereich zu erweitern: Wir untersuchen nicht mehr nur Chocó, sondern beziehen auch Genome anderer Regionen mit ein. 2021 begannen wir mit der Konsolidierung dieser Initiative mit dem Ziel, eine nationale Genomdatenbank aufzubauen. Unser Ziel ist es, mit wissenschaftlicher Genauigkeit zu verstehen, wie wir als Kolumbianer genetisch beschaffen sind und welche Auswirkungen dies auf unsere Gesundheit hat: vom Risiko, bestimmte Krankheiten zu entwickeln, bis hin zu unserer Reaktion auf Medikamente. Diese Informationen können entscheidend sein, um die öffentliche Gesundheitspolitik an die Realität des Landes anzupassen, Risiken zu antizipieren und Behandlungen zu personalisieren“, sagt Valderrama.

Die Ergebnisse von Código-Colombia stellen einen wichtigen Schritt dar, um diese Informationen zu zentralisieren und sie der wissenschaftlichen Gemeinschaft und dem Gesundheitssystem zugänglich zu machen. „Das ist der große Schritt, den wir gehen müssen: Jede im Land durchgeführte Gensequenzierung soll dieses Archiv füllen, um eine wirklich personalisierte Medizin für alle zugänglich zu machen“, sagt Valderrama. Er fügt hinzu, dass diese Studie auch ein wichtiger Schritt sei, um die kritische Lücke in der Genomforschung in Lateinamerika zu schließen, da die lateinamerikanische Bevölkerung in Genomstudien weltweit historisch unterrepräsentiert war.

Die von EL TIEMPO befragten Experten halten das Projekt zwar für einen wertvollen Fortschritt, es weist jedoch auch Einschränkungen auf. So glauben sie beispielsweise, dass dem Projekt, da es ausschließlich auf Genomik basiert, demografische, sozioökologische und anthropologische Informationen fehlen, was die Möglichkeit interdisziplinärer Analysen einschränkt. Darüber hinaus weisen sie darauf hin, dass die Repräsentativität der Stichprobe angesichts der Vielfalt in Kolumbien noch immer begrenzt sei.

Um Forschung und Zusammenarbeit zu fördern, hat das Konsortium eine öffentlich zugängliche Webplattform eingerichtet, auf der die wissenschaftliche Gemeinschaft die zusammengefassten Daten einsehen kann: https://codigo.biosci.gatech.edu/. Die Projektforscher sind sich jedoch bewusst, dass es noch ein langer Weg ist, bis eine genomische Referenzdarstellung für das Land erreicht ist, und dass es auf diesem Weg notwendig ist, die bisher fragmentierten Bemühungen zu bündeln.

Zu diesem Zweck fordert Código-Colombia eine enge Zusammenarbeit mit der Regierung, insbesondere dem Gesundheitsministerium, um sicherzustellen, dass alle vom Gesundheitssystem finanzierten Genomsequenzierungsdaten der Kolumbianer im Land verbleiben und in Archiven wie dem für dieses Projekt errichteten gespeichert werden.

„Wir verfügen bereits über die Infrastruktur. Die gesamte erforderliche Rechenkapazität steht bereit und steht dem Land zur Verfügung. Was wir jetzt brauchen, ist die kritische Masse. 1.400 Personen aus zwei oder drei Departements reichen nicht aus: Wir brauchen 50.000, 60.000, 100.000 Genom-Datensätze, die das gesamte Land repräsentieren. Ich bin sicher, dass es sie gibt; wir brauchen nur eine wissenschaftliche Gemeinschaft, die bereit ist, sich für dieses Projekt zu vereinen“, so Valderrama abschließend.