DNA-Sequenzierung: Funktionsweise & Ziel der Methode

DNA-Sequenzierung: Funktionsweise & Ziel der Methode (Quelle: ktsdesign/shutterstock.com)

Der Begriff DNA-Sequenzierung klingt im ersten Moment erst einmal unglaublich kompliziert. Im Grunde genommen handelt es sich hierbei allerdings um nichts anderes, als um die Entschlüsselung von Erbinformationen. Dabei spielt es keine Rolle, ob das Erbgut eines Menschen, eines Tieres oder einer Pflanze entschlüsselt werden soll.

Bei einer DNA-Sequenzierung wird die Abfolge der Nukleotide auf einem bestimmten DNA-Abschnitt bestimmt. Nukleotide sind dabei einzelne Bausteine, die zusammengesetzt den DNA-Strang ergeben. Die Wissenschaft ist heutzutage dazu in der Lage, sowohl kleine DNA-Abschnitte, als auch komplette Genome zu entschlüsseln. Die Entschlüsselung eines gesamten Genoms kostet allerdings viel Zeit und viel Geld.

In diesem Artikel möchte ich grundsätzlich drei Fragen beantworten: Wie funktioniert eine DNA-Sequenzierung überhaupt? Welchen Mehrwert bieten entschlüsselte Erbinformationen? Bringen diese Informationen nur großen Institutionen etwas, oder haben sie auch Vorteile für Privatpersonen?

Wie funktioniert eine DNA-Sequenzierung?

Wie ich bereits zu Beginn des Artikels erklärt habe, wird bei einer DNA-Sequenzierung die Reihenfolge der Nukleotide auf einem bestimmten DNA-Abschnitt analysiert.

Aber was sind Nukleotide überhaupt? Nukleotide sind der Grundbaustein der Nukleinsäuren, die wiederum den Grundstein von Erbinformationen bzw. der DNA bilden. Ein Nukleotid besteht aus einem Phosphat-, einem Zucker- und einem Basenbestandteil.

Grundsätzlich werden bei einer DNA-Sequenzierung jeweils kleine Abfolgen von Nukleotiden analysiert, die am Ende zu einem großen Nukleotid-Strang zusammengesetzt werden. Die Nukleotid-Schnipsel bestehen dabei meist aus rund 1.000 Basenpaaren. So erhält man letztendlich einen kurzen DNA-Abschnitt oder auch ein komplettes Genom. Diese Informationen können später analytisch verwertet werden.

Im Laufe der letzten Jahrzehnte wurden viele verschiedene Methoden zur Sequenzierung von DNA-Strängen entwickelt, wobei die bahnbrechendste Methode die Didesoxymethode von Frederick Sanger in den 1970er Jahren war. Sie wird häufig vereinfacht nur als Sanger-Sequenzierung bezeichnet. Mithilfe dieser Methode konnte erstmalig das komplette Genom eines Bakteriums analysiert werden. Wenn Du wissen möchtest, wie die Sanger-Sequenzierung exakt funktioniert, dann empfehle ich Dir den eben erwähnten Link.

Mittlerweile wurden die unterschiedlichsten Methoden entwickelt, die zudem kontinuierlich weiterentwickelt werden. Aus diesem Grund können DNA-Analysen immer schneller und immer günstiger erfolgen, sodass sich heutzutage sogar Privatpersonen – ein gewisses Budget wird natürlich vorausgesetzt – das eigene Genom analysieren lassen können.

Welchen Nutzen hat die Menschheit von einem entschlüsselten Erbgut mittels DNA-Sequenzierung?

Entschlüsselte Erbinformationen bieten in der Theorie unendlich viele Anwendungsmöglichkeiten, wobei man diese grundsätzlich in zwei Kategorien einteilen kann: In wissenschaftliche und in private Anwendungszwecke.

Kategorie 1: Wissenschaftliche Analysen

Wissenschaftlich gesehen können mit dem Verfahren beispielsweise Verwandtschaftsanalysen zwischen verschiedenen Tierarten angestellt werden. Dieses Gebiet der Wissenschaft wird auch als Phylogenetik bezeichnet. Als Endergebnis kommen dabei Stammbäume heraus, die den Ursprung einzelner Tierarten und die verwandtschaftlichen Verhältnisse aufzeigen.

Außerdem können mithilfe von DNA-Sequenzierungen bestimmte Gene entdeckt, analysiert und bewertet werden. Beispielsweise ermöglicht ein entschlüsseltes Erbgut – zumindest unter bestimmten Voraussetzungen – die Entdeckung von Genen, die mit Krankheiten oder anderen spezifischen körperlichen Gegebenheiten in Verbindung gebracht werden können.

Kategorie 2: Private Zwecke

Auch Privatpersonen kann das entschlüsselte Erbgut Informationen über den eigenen Gesundheitszustand bieten. In solchen Tests werden beispielsweise Tendenzen für Erbkrankheiten und Haarausfall aufgezeigt.

Diese Tendenzen sollte man allerdings keinesfalls als zwangsläufig gegeben akzeptieren. Man muss sich immer wieder vor Augen führen, dass es sich lediglich um Tendenzen handelt. Wenn man die genetische Tendenz hat, im Laufe des Lebens an Brustkrebs zu erkranken, dann heißt das noch lange nicht, dass dieser Fall jemals eintreten wird.

Ob man solche DNA-Tests durchführen möchte, muss jeder für sich selbst entscheiden. Ich würde es nicht tun, da ich gar nicht wissen möchte, welches Schicksal mich in Zukunft ereilen könnte. Meiner Meinung nach macht man sich dadurch viel zu viele Gedanken. Dennoch können diese Informationen natürlich dazu genutzt werden, um passendes Vorsorgeuntersuchungen durchführen zu lassen.

Des Weiteren kann die DNA-Sequenzierung dazu genutzt werden, um Vaterschaftstests durchzuführen. Bei solchen Tests wird das Erbgut von Vater und Kind analysiert und gezeigt, ob die beiden in einem verwandtschaftlichen Verhältnis zueinander stehen. Vaterschaftstests gelten heutzutage als sicher und können ruhigen Gewissens durchgeführt werden.