Genomsequenz

Die Genomsequenz, oder Genomsequenzierung, bezeichnet die Bestimmung der vollständigen Nukleotidsequenz des Genoms eines Organismus. Sie erfasst alle Chromosomen bzw. das gesamte genetische Material und bildet damit die Grundlage für vergleichende Analysen, Funktionszuordnungen und biomolekulare Untersuchungen. Seit den Anfängen der Sequenzierung hat die Hochdurchsatz-Technologie die Abdeckung, Geschwindigkeit und Erschwinglichkeit deutlich erhöht.

Technisch lässt sich die Genomsequenzierung in mehrere Ansätze gliedern. Sanger-Sequenzierung war der frühe Standard, während heute Next-Generation Sequencing (NGS) die Regel ist. NGS liefert viele kurze Leseabschnitte, typischerweise über Plattformen wie Illumina. Langlese-Technologien wie PacBio und Oxford Nanopore ermöglichen längere Reads und eine bessere De-novo-Assemblierung. Der typische Arbeitsablauf umfasst Probenentnahme, DNA-Extraktion, Bibliotheksaufbereitung, Sequenzierung, Rohdatenverarbeitung, Ausrichtung auf Referenzgenome oder De-novo-Assemblierung sowie Variantenaufdeckung und -annotation.

Anwendungen umfassen die medizinische Genomik (Diagnostik seltener Erbkrankheiten, Tumor- und Krebsgenomik, pharmakogenomische Ansätze), Infektionsgenomik zur Nachverfolgung von Ausbrüchen, sowie Grundlagenforschung in Evolutions- und Populationsgenetik. Weitere Nutzungen finden sich in Landwirtschaft, Tierzucht und Biodiversitätsforschung.

Die Ergebnisse werden in Form von Rohdaten (FASTQ), ausgerichteten Sequenzen (BAM/CRAM) und Variantenlisten (VCF) bereitgestellt. Wichtige Herausforderungen sind Kosten, Datenvolumen, Sequenziergenauigkeit, Lücken in schwer zu assemblierenden Regionen sowie die Interpretation der gefundenen Varianten. Ethische und rechtliche Aspekte betreffen Datenschutz, informierte Zustimmung, Umgang mit Zufallsbefunden und Fragen der Datensouveränität sowie der verantwortungsvollen Datenweitergabe.