Ergebnisbericht 2010/11 - Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

Abb. 1. Automatisierte Cluster-Analyse vom Illumina Sequenzer.
Innerhalb von etwa 2 Jahren konnte die Sequenzierungsproduktivität
um 1500 % durch umfassende Optimierungen
gesteigert werden. Rechts: Vergrößerte Darstellung. Foto: HZI
Ein erstaunlicher Weg also von „handgemachten“ 33 Basenpaaren
zu den Maschinen der Jetztzeit. Es gehört aber kein
Tiefenwissen dazu, um anzunehmen, dass die Entwicklung
stürmisch weiterverlaufen wird. Eine grafi sche Erklärung
für Linien der Technologieentwicklung fi ndet sich in
Clayton Christensens Buch “The Innovator’s Dilemma” (2).
Abb. 2. Clayton Christensen. Wie sich ablösende Technologien
aus schwachen Marktsegmenten heraus über die Zeit
entwickeln.
SONDERBEITRÄGE | Was wären wir ohne DNA-Sequenzen?
In der Tat kündigen sich die ersten Geräte auf dem Markt
an, die kleiner, hoch integriert, sehr viel niedriger im
Anschaffungspreis sind und mit extrem niedrigen Betriebskosten
arbeiten können. Es werden künftig routinemäßig
Einzelmoleküle sequenziert werden können. Das DNA-
Material wird frei von künstlichen Markierungen eingesetzt,
und Leseweiten von mehreren Zehntausend Nucleotiden
zeichnen sich ab. Ein Fokus wird hierbei auf Entwicklungen
in der Nanotechnik und der Mikrofl uidik liegen. Die
ersten Sequencer für rund fünfzigtausend Euro sind auf
dem Markt. Eine britische Firma kündigte für die nächsten
Jahre Einweg-Sequencer in der Größe eines USB-Sticks an.
Einfach atemberaubend!
Kein Wunder, dass bei solchen Preisperspektiven die
DNA-Sequenzierung sehr bald Eingang in die tägliche
Routineanalyse fi nden wird. In Krankenhäusern, in der
Pharmaindustrie, der Nahrungsmittelindustrie, der
Züchtungsforschung, in Gesundheits- und Lebensmittelüberwachungsämtern.
Sicher bald auch auf Bauernhöfen
und in Arztpraxen.
Gegenüber der Zeit vor den jetzigen Geräten ist kaum noch
etwas wie es war. Dies betrifft nicht nur die Effi zienz,
sondern vor allem die erheblich gesteigerte Vielseitigkeit
der neuen Geräte und der für sie entwickelten Prozeduren.
Es geht nicht mehr bloß um Kontrolle von Klonierungsreaktionen
oder de novo-Sequenzen von Genomen, sondern zum
Beispiel auch um die Analyse von Transkripten, Metagenomen,
genomweiten Methylierungsmustern, Genduplikationen,
SNPs. Es ist gerade diese methodische Ausweitung
der Sequenziertechnologie, die nicht nur die bisherige
Chip-Technologie kannibalisiert und sie zu einer reinen
Nischentechnik reduziert, sondern die auf sehr lange Zeit
Sequenzierautomaten zu einem unverzichtbaren Bestandteil
jedes molekularbiologischen Labors macht. In Zukunft
wird ein PS („Personal Sequencer“) im Labor so selbstverständlich
sein, wie heute etwa eine PCR-Maschine.
Sicher wäre es eine ungehörige Übertreibung, wenn man
behauptete, die jetzigen und kommenden Sequencer
könnten von gut trainierten Affen betrieben werden. Aber
zumindest die kommenden Geräte werden den technischen
Kräften weniger abverlangen und werden trotzdem nahezu
unvorstellbare Mengen an Daten produzieren. Wir sollten
uns nachdrücklich und sofort auf die Situation einstellen,
dass wir intelligente Bioinformatiker und auch Experten
mit breitem molekularbiologischem und medizinischem
Wissen brauchen, die mit Massendaten umgehen können.
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