Richard Resnick: Willkommen zur Genomrevolution

In diesem zugänglichen Vortrag von TEDxBoston zeigt Richard Resnick, wie günstige und schnelle Genomsequenzierung das Gesundheitswesen (sowie das Versicherungswesen und die Politik) revolutioniert.

Sehr verehrte Damen und Herren.

Ich präsentiere Ihnen das menschliche Genom.

(Applaus)

Chromosom eins, oben links.

Unten rechts sind die Geschlechtschromosomen.

Frauen haben zwei Kopien dieses grossen X-Chromosoms;

Männer haben das X

und natürlich diese kleine Kopie vom Y.

Entschuldigt, Jungs, aber es ist nur eine winzig kleine Sache, die euch anders macht.

Also wenn Sie dieses Genom näher betrachten,

dann sehen Sie natürlich diese Doppelhelixstruktur –

den Code des Lebens, ausgeschrieben mit diesen vier biochemischen Buchstaben,

oder wir nennen sie Basen:

A, C, G und T.

Wie viele gibt es im menschlichen Genom? Drei Milliarden.

Ist dies eine grosse Zahl?

Nun, jedermann kann mit grossen Zahlen um sich werfen.

Wenn ich genau genommen jedoch eine Base

auf jeden Pixel dieses Bildschirms mit der Auflösung von 1280 x 800 verteilte,

würden wir 3000 Bildschirme brauchen, um einen Blick auf das Genom werfen zu können.

Es ist also wirklich ziemlich gross.

Und vielleicht wegen seiner Grösse

hat eine Gruppe von Menschen – übrigens alle mit Y-Chromosomen –

entschieden, es zu sequenzieren.

(Lachen)

15 Jahre und etwa vier Milliarden Dollar später

war das Genom sequenziert und publiziert.

2003 wurde die endgültige Version publiziert, und es wird weiter daran gearbeitet.

Dies wurde alles auf einer Maschine gemacht, die folgendermassen aussieht.

Die Kosten belaufen sich auf ungefähr einen Dollar pro Base –

eine sehr langwierige Arbeit.

Sehr verehrtes Publikum, ich bin hier, um ihnen zu sagen,

dass sich die Welt komplett verändert hat

und niemand von Ihnen sich dessen bewusst ist.

Jetzt nehmen wir also ein Genom,

machen vielleicht 50 Kopien davon,

zerschneiden alle diese Kopien in kleine 50-Basen-Stücke,

und dann sequenzieren wir sie genau gleich.

Und dann übertragen wir es in eine Software,

bauen es wieder zusammen und klären Sie auf.

Und nur, um Ihnen eine Idee zu geben, wie das aussieht,

das menschliche Genom-Projekt: drei Gigabasen, richtig.

Ein Lauf auf einer dieser Maschinen:

200 Gigabasen in einer Woche.

Und diese 200 werden in diesem Sommer zu 600,

und es gibt keinen Grund zur Annahme, dass sich das Tempo verlangsamen könnte.

Also hat sich der Preis einer Base, der Sequenzierung einer Base,

um 100 Millionen Mal reduziert.

Das ist dasselbe, wie wenn Sie Ihren Wagen 1998 volltanken

und dann bis 2011 warten:

Jetzt können Sie zweimal zum Jupiter hin- und zurückfahren.

(Lachen)

Weltbevölkerung,

PC-Platzierungen,

das Archiv der ganzen medizinischen Literatur,

Mooresches Gesetz,

die alte Weise vom Sequenzieren, und hier sind alle neuen Sachen.

Jungs, das ist eine logarithmische Skala;

Sie sehen typischerweise keine Linien, welche wie diese verlaufen.

Die weltweite Kapazität zur Sequenzierung menschlicher Genome

liegt dieses Jahr im Bereich von 50'000 bis 100'000 menschlicher Genome.

Und wir wissen dies aufgrund der Maschinen, die gekauft werden.

Es wird erwartet, dass sich diese Menge in absehbarer Zeit jedes Jahr

verdoppelt, verdreifacht oder sogar vervierfacht.

Es gibt übrigens ein Labor,

das 20 Prozent dieser Kapazität ausmacht.

Es heisst Beijing Genomics Institute.

Übrigens, die Chinesen gewinnen dieses Rennen zum neuen Mond klar.

Was bedeutet dies für die Medizin?

Nehmen wir eine 37-jährige Frau.

Sie hat Östrogen-Rezeptor-positiven Brustkrebs Stufe 2.

Sie wird operiert, mit Chemotherapie und Bestrahlung behandelt.

Sie geht nach Hause.

Zwei Jahre später kommt sie zurück mit Eierstockkrebs Stufe 3.

Leider wird sie wieder operiert und mit Chemotherapie behandelt.

Sie kommt drei Jahre später im Alter von 42 Jahren zurück,

sie hat wieder Eierstockkrebs, sie erhält eine weitere Chemotherapie.

Sechs Monate später

kommt sie zurück mit akuter myeloischer Leukämie.

Sie stirbt acht Tage später an Atemversagen.

Zunächst einmal erinnert die Art und Weise, wie diese Frau innerhalb von nur zehn Jahren behandelt wurde,

an Blutvergiessen.

Und Leute wie mein Kollege Rick Wilson

vom Genom-Institut der Universität von Washington,

haben beschlossen, diese Frau nach ihrem Tod zu untersuchen.

Und er sequenzierte, er entnahm Hautzellen, gesunde Haut

und krebsartiges Knochenmark,

und er sequenzierte die ganzen Genome von beidem

in wenigen Wochen – keine grosse Sache.

Und dann verglich er die beiden Genome mit einer Software,

und er fand unter anderem

eine Löschung, eine 2000-Basen-Löschung,

unter drei Milliarden Basen

in einem bestimmten Gen namens TP53.

Wenn man diese schädliche Mutation in diesem Gen hat,

dann erkrankt man in seinem Leben mit einer Wahrscheinlichkeit von 90 % an Krebs.

Leider hilft es dieser Frau nicht,

aber es hat schwerwiegende, tiefgreifende, wenn man so will,

Auswirkungen auf ihre Familie.

Wenn sie nämlich die gleiche Mutation haben,

diesen genetischen Test erhalten und ihn verstehen,

dann können sie sich regelmässig untersuchen lassen und Krebs früher erkennen

und unter Umständen deutlich länger leben.

Lassen Sie mich jetzt die Beery-Zwillinge vorstellen,

die im Alter von zwei Jahren mit Zerebralparese diagnostiziert wurden.

Ihre Mutter ist eine sehr mutige Frau,

die nicht glaubte, dass die Symptome nicht übereinstimmten

und durch einige heroische Anstrengungen und viel Internetrecherche

die medizinische Gemeinschaft davon überzeugen konnte,

dass sie tatsächlich etwas anderes hatten.

Sie hatten Dopa-responsive Dystonie.

Und so wurden ihnen L-Dopa verabreicht,

und ihre Symptome verbesserten sich,

aber sie waren nicht völlig asymptomatisch.

Signifikante Probleme blieben.

Der Herr auf diesem Bild ist ein Mann namens Joe Beery,

der das Glück hat, der CIO

eines Unternehmens namens Life Technologies zu sein.

Das ist eines von zwei Unternehmen,

die diese grossen Werkzeuge zur Genomsequenzierung herstellen.

Und so sequenzierte er die Genome seiner Kinder.

Und was sie fanden, war eine Reihe von Mutationen in einem Gen namens SPR,

das unter anderem verantwortlich ist für die Herstellung von Serotonin.

So verabreichten sie diesen Kindern neben L-Dopa einen Serotonin-Vorläuferstoff,

und sie sind jetzt praktisch normal.

Jungs, dies wäre ohne die ganze Genomsequenzierung nie geschehen.

Zu dieser Zeit – dies war vor ein paar Jahren – kostete das 100'000 Dollar.

Heute sind es 10'000 Dollar. Nächstes Jahr sind es 1000 Dollar.

Etwa ein Jahr danach sind es 100 Dollar.

So schnell verändert sich das.

Das ist der kleine Nick.

Er mag Batman und Wasserpistolen.

Und es stellt sich heraus, dass Nick ins Kinderspital geht,

mit diesem aufgeblähten Bauch wie der eines Hungersnotopfers.

Und es ist nicht so, als würde er nicht essen.

Aber wenn er isst, öffnet sich sein Darm im Grunde genommen

und Stuhl gelangt in seinen Bauch.

So, hundert Operationen später,

schaut er zu seiner Mutter und sagt: "Mama,

bitte bete für mich. Ich habe so starke Schmerzen."

Zufälligerweise hat sein Kinderarzt Erfahrung mit klinischer Genetik,

und obwohl er nicht weiss, was los ist,

sagt er: "Lassen Sie uns die Genome dieses Kindes sequenzieren."

Und was sie finden, ist ein Single-Point-Mutation

in einem Gen, das für die Kontrolle des programmierten Zelltodes verantwortlich ist.

Die Theorie ist, dass er eine immunologische Reaktion

auf die Nahrung im Wesentlichen hat,

und das ist eine natürliche Reaktion, die einen programmierten Zelltod verursacht.

Doch das Gen, das das regelt, ist beschädigt.

Und so weist das, natürlich unter anderem,

auf eine Knochenmarktransplantation hin, die er durchführt.

Und nach neun Monaten strapaziöser Erholung

isst er jetzt ein Steak mit bester Sauce.

(Lachen)

Die Chance, das Genom

als unversale Diagnose zu verwenden,

liegt heute in unseren Händen.

Heute ist sie hier.

Und was das für uns alle bedeutet

ist, dass alle in diesem Raum 5, 10 oder 20 Jahre länger leben könnten,

nur wegen dieser einen Sache.

Dies sind grandiose Aussichten,

es sei denn, Sie bedenken die durch Menschen verursachte Umweltverschmutzung

und unsere Fähigkeit, die Nahrungsproduktion aufrechtzuerhalten.

So stellt es sich heraus,

dass die genau gleiche Technologie

auch gebraucht wird, um neue

Mais-, Soja- und andere Nutzpflanzenarten anzubauen,

die sehr resistent gegen Dürre, Hochwasser,

Schädlinge und Pestizide sind.

Sehen Sie, solange die Erdbevölkerung weiter wächst,

müssen wir weiterhin genetisch veränderte Lebensmittel anbauen und essen,

und das ist der einzige Standpunkt, den ich heute einnehme.

Es sei denn, es gäbe jemanden im Publikum,

der freiwillig aufhören möchte zu essen.

Keiner, nicht einer.

Dies ist eine Schreibmaschine,

ein unverzichtbares Gerät für jeden Arbeitsplatz während Jahrzehnten.

Und in der Tat wurde die Schreibmaschine im Wesentlichen durch diese Sache ausgelöscht.

Und die allgemeinere Version von Textverarbeitung kam auf.

Aber letztendlich war es ein Verschwinden neben einem Verschwinden.

Es waren Bob Metcalfes Erfindung des Ethernet

und die Verbindung all dieser Computer,

die alles fundamental veränderten.

Und plötzlich hatten wir Netscape, und wir hatten Yahoo,

und wir hatten, tatsächlich, die ganze Dotcom-Blase.

(Lachen)

Keine Sorge,

die Situation wurde bald von iPod, Facebook

und, tatsächlich, verärgerten Vögeln gerettet.

(Lachen)

Schauen Sie, hier sind wir heute.

Dies ist die genomische Revolution heute. Dies ist, wo wir sind.

Was ich Ihnen zu bedenken geben möchte, ist:

Was bedeutet es,

wenn diese Punkte nicht die einzelnen Basen von Ihrem Genom darstellen,

sondern mit Genomen auf der ganzen Welt verbunden sind?

Erst vor kurzem musste ich eine Lebensversicherung abschliessen.

Und ich musste zwischen folgenden Antworten wählen:

A. Ich hatte nie einen genetischen Test, B. Ich hatte einen, und jetzt kommts:

C. Ich hatte einen, und ich verrate es nicht.

Zum Glück konnte ich die Antwort A ankreuzen,

und ich bin ehrlich, falls mein Versicherungsvertreter zuhört.

Aber was wäre passiert, wenn ich C gesagt hätte?

Verbraucheranwendungen für die Genomik werden florieren.

Wollen Sie sehen, ob Sie genetisch kompatibel

mit Ihrer Freundin sind? Sicher.

DNA-Sequenzierung auf Ihrem iPhone? Es gibt eine App dafür.

(Lachen)

Personalisierte genomische Massage gefällig?

Es gibt bereits heute ein Labor,

das auf das Allel 334 des AVPR1-Gens prüft,

das sogenannte Betrüger-Gen.

Alle, die heute mit ihrer besseren Hälfte hier sind,

wenden sich einfach zu ihr hin und entnehmen eine Speichelprobe,

senden diese an ein Labor, und Sie haben Gewissheit.

(Lachen)

Wollen Sie wirklich jemandem zum Präsidenten wählen,

dessen Genome auf Kardiomyopathie hindeuten?

Stellen Sie sich vor, im Jahr 2016

veröffentlicht die führende Kandidatin

nicht nur ihre vier Jahre zurückliegenden Steuereinnahmen,

sondern auch ihr persönliches Genom.

Und es schaut wirklich gut aus.

Und dann fordert sie alle Konkurrenten auf, dasselbe zu tun.

Glauben Sie, dass das nicht passieren wird?

Glauben Sie, es hätte John McCain geholfen?

(Lachen)

Wie viele Leute im Publikum

haben den Nachnamen Resnick wie ich? Heben Sie Ihre Hand.

Irgendjemand? Niemand.

In der Regel gibt es einen oder zwei.

Der Vater meines Vaters war einer von zehn Resnick-Brüdern.

Sie alle hassten einander.

Und sie alle zogen an unterschiedliche Orte auf der Welt.

So ist es wahrscheinlich,

dass ich mit jedem Resnick verwandt bin, den ich treffe, aber ich weiss es nicht.

Aber stellen Sie sich vor, mein Genom wäre deidentifiziert, es wäre in einer Software

und ein Genom meiner Cousine dritten Grades wäre auch dort,

und es gäbe eine Software, die die beiden vergleichen könnte

und diese Assoziationen machen würde.

Nicht schwer vorstellbar. Mein Unternehmen verfügt über eine Software, die dies genau jetzt macht.

Und nun stellen Sie sich noch etwas vor:

dass diese Software fähig ist, beide Parteien nach gegenseitigem Einverständnis zu fragen:

"Wären Sie bereit, Ihre Cousine dritten Grades zu treffen?"

Und wenn wir beide Ja sagen,

voilà – willkommen zum chromosomalen LinkedIn.

(Lachen)

Nun, dies ist wahrscheinlich eine gute Sache, nicht wahr?

Sie haben grössere Familienfeiern und so weiter.

Aber vielleicht ist es auch eine schlechte Sache.

Wie viele Väter gibt es im Saal? Heben Sie Ihre Hand.

Okay, also Experten glauben, dass ein bis drei Prozent von Ihnen

nicht wirklich der Vater Ihres Kinds sind.

(Lachen)

Schauen Sie –

(Lachen)

Diese Genome, diese 23 Chromosomen,

sie repräsentieren in keiner Art und Weise die Qualität unserer Beziehungen

oder den Charakter unserer Gesellschaft – zumindest noch nicht.

Und wie jede neue Technologie

liegt es wirklich in den Händen der Menschen,

ob es für die Verbesserung der Menschheit genutzt wird oder nicht.

Und so bitte ich Sie alle, aufzuwachen und mitzumachen

und die genomische Revolution zu beeinflussen, die um Sie herum geschieht.

Danke.

(Applaus)