Die DNA von Kiel: Forschende entschlüsseln Erbgut von Sprotte, Zebra, Storch

Genom-Visualisierungen der Kieler Identifikationstiere an Ministerin Dr. Dorit Stenke und Staatssekretär Guido Wendt überreicht

Am Kompetenzzentrum für Genomanalyse (CCGA) – einer gemeinsamen Einrichtung des Universitätsklinikums Schleswig-Holstein (UKSH) und der Medizinischen Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) – wurde in Zusammenarbeit mit dem Institut für Klinische Molekularbiologie (IKMB) das Erbgut von drei Kieler Identifikationstieren entschlüsselt: Sprotte (Kieler Sprotte), Zebra (THW Kiel) und Storch (KSV Holstein). Die drei Genome wurden mittels eines eigens dafür entwickelten Algorithmus visualisiert und durch ein Kieler Druckunternehmen gedruckt.

Bei einer feierlichen Veranstaltung am heutigen Montag wurde die gemeinschaftliche Leistung der Forschenden gewürdigt. Daran teil nahmen Guido Wendt, Staatssekretär im Ministerium für Allgemeine und Berufliche Bildung, Wissenschaft, Forschung und Kultur, Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Jens Scholz, CEO des UKSH, sowie Repräsentanten der Kieler Vereine – unter ihnen Patrick Wiencek, Ex THW-Kapitän und Kreisläufer-Legende, und Olaf Rebbe, Vizepräsident und Geschäftsführer Sport der KSV Holstein. In Vertretung der erkrankten Ministerin Dr. Dorit Stenke wurde Staatssekretär Wendt jeweils eine Kopie der Visualisierungen überreicht – als Anerkennung für die politische Unterstützung bei der Verstetigung des CCGA.

International bedeutsam und lokal verwurzelt

„Das CCGA steht beispielhaft für die wissenschaftliche Innovationskraft und Exzellenz in Schleswig-Holstein. Mit modernsten Sequenzier-Technologien werden hier Erkenntnisse gewonnen, die weit über die Landesgrenzen hinaus wirken. Als Land unterstützen wir das CCGA nachhaltig und damit auch einen bedeutenden Wissenschaftsstandort im echten Norden. Die Visualisierung der Genome unserer Kieler Identifikationstiere verbindet Forschung, Stadt und Vereine zudem auf besondere Weise“, sagte Guido Wendt im Rahmen der Übergabe.

„Die drei Tiergenome und die repräsentierten Vereine bilden im wahrsten Sinne des Wortes die DNA der Stadt Kiel. Die Teams des CCGA und des IKMB haben dies auf eindrucksvolle Weise sichtbar gemacht. Die Arbeiten beweisen vor allem aber die Leistungsfähigkeit der beiden Einrichtungen als international bedeutsame und lokal verwurzelte Zentren und verbinden biologische und medizinische Wissenschaft“, sagte Prof. Jens Scholz.

Das Kompetenzzentrum für Genomanalyse (engl. Competence Centre for Genomic Analysis) ist eines der vier von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten nationalen Sequenzierzentren. Zu den für interne und externe zur Verfügung gestellten Dienstleistungen gehört die sogenannte de novo-Genomassemblierung für die biologische Grundlagenforschung. Dabei handelt es sich um einen Prozess, bei dem aus vielen Bruchstücken des Erbguts ohne Referenz das vollständige Genom eines Organismus rekonstruiert wird – wie das Lösen eines riesigen Puzzles mit mehreren Millionen Teilen und unbekanntem Motiv.

Drei biologische Klassen

„Zur Demonstration dieser Kompetenz haben wir bewusst drei möglichst unterschiedliche biologische Klassen ausgewählt - einen Fisch, einen Vogel und ein Säugetier, für deren Analyse unterschiedliche Methoden für Präparation, Sequenzierung und Analyse benötigt werden“, sagt Prof. Dr. Andre Franke, Direktor des IKMB und Vorstandsmitglied des CCGA. Prof. Dr. Philip Rosenstiel, ebenfalls IKMB-Direktor und CCGA-Vorstand sowie Prodekan Forschung der Medizinischen Fakultät der CAU, ergänzt: „Wir bedanken uns für das große Interesse der Kieler Vereine – die wirklich zur DNA von Kiel gehören - an unserer Arbeit. Besonders dankbar sind wir auch Ministerin Dr. Dorit Stenke und Staatssekretär Guido Wendt, die unsere Einrichtungen fortwährend unterstützt haben.“

Für das Projekt wurden Proben der Sprotte (von Ostseefischern aus Sassnitz auf Rügen), des Zebras (vom Leibniz-Institut für Zoo- und Wildforschung in Berlin) und des Storches (Tierpark Neumünster) in einer Gemeinschaftsarbeit verschiedener Laboratorien und Forschenden des IKMB unter der Koordination des Wissenschaftlers Dr. Tim Steiert gesammelt, präpariert und mithilfe neuester genomischer Methoden sequenziert. Die gewonnenen Sequenzinformationen wurden wiederum mittels Algorithmen und aufwändiger Berechnungen auf dem Hochleistungsrechner-Cluster der CAU zu hochqualitativen Genomen zusammengesetzt. Die Datensätze stehen nun der wissenschaftlichen Gemeinschaft für tiefergehende Arbeiten wie der Analyse von evolutionsbiologischen Verwandtschaftsbeziehungen oder der Variabilität innerhalb einer Tierart offen. Die Erbinformation der jeweiligen Art ist digital und für alle zugänglich im Europäischen Nukleotidarchiv konserviert.

Anteil der DNA-Basen bestimmt Farbgestaltung

Die künstlerische Visualisierung der drei Genome ist im Eingangsbereich des Zentrums für Molekulare Biowissenschaften in Kiel zu bewundern, in dem sich das CCGA und das IKMB befinden. Bei den Drucken wurden jeweils 500 Basenpaare der Erbgutinformation in einem Pixel zusammengefasst. Der Anteil der vier DNA-Basen – der Buchstaben des Lebens - A (Adenin), T (Thymin), C (Cytosin) und G (Guanin) bestimmt hierbei die Farbgestaltung jedes Pixels, die sich für das Zebra und den Storch zwischen den Klubfarben des THW und des KSV Holsteins und für die Sprotte innerhalb der Blau- und Weißtöne des Kiel-Sailing-City-Logos bewegt. „Die Größe der Genomvisualisierungen und ihre Farbgebung repräsentieren hierbei auch die tatsächliche Größe des Genoms sowie dessen Struktur“, sagt Projektkoordinator Dr. Steiert.

Das CCGA stellt modernste Sequenziertechnologien für nationale und internationale Kooperationspartner, Universitäten, Forschungsverbünde und klinische Partner sowie für die biologische Grundlagenforschung bereit. Es ist im IKMB beheimatet und teilt große Teile seiner Infrastruktur mit diesem. Die dort vorhandene Sequenzierinfrastruktur und Expertise wird auch im Rahmen der klinischen Diagnostik eingesetzt, beispielsweise für das Molekulare Tumorboard des UKSH.

Das IKMB ist eine zentrale Forschungseinheit des Exzellenzclusters „Precision Medicine in Chronic Inflammation“ (PMI), koordiniert EU- und DFG-geförderte Projekte und beteiligt sich an weiteren Projekten. Die Fachleute entwickeln innovative Methoden und Bioinformatik-Tools im Bereich der personalisierten Medizin. Zu den Schwerpunktthemen gehören Mikrobiom-Forschung, Immungenetik, chronisch-entzündliche Darmerkrankungen sowie Flüssigbiopsien für die Krebsdiagnostik.

Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Campus Kiel
Medizinische Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Institut für Klinische Molekularbiologie
Dr. Tim Steiert, Tel.: 0431 500-15287, t.steiert@ikmb.uni-kiel.de