Shankar Balasubramanian, David Klenerman und Pascal Mayer werden mit dem diesjährigen Gretener-Thürlemann-Preis ausgezeichnet. Sie erhalten den Preis für die von ihnen entwickelte Technologie, mit der DNA millionenfach schnell, günstig und präzise sequenziert werden kann. Damit haben sie die Genomforschung revolutioniert.
Dank der sogenannten Next-Generation-Sequenzierung, die heute den Standard der DNA-Sequenzierung bildet, können pro Jahr mehr als eine Million menschliche Genome unter relativ geringen Kosten gelesen werden. Früher war diese Entschlüsselung enorm aufwendig, dauerte lange und war sehr teuer. Diese von Balasubramanian, Klenerman und Mayer entwickelte Technologie stellt daher eine wahrhaftige Demokratisierung der DNA-Sequenzierung dar, die darüber hinaus Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus vielen Fachgebieten zugänglich gemacht wurde.
DNA-Fragmente gleichzeitig untersuchen
In den 1990er-Jahren wollten die beiden jungen Chemiker Shankar Balasubramanian und David Klenerman an der Universität Cambridge verstehen, wie ein einzelnes Enzym DNA kopiert werden kann. Dabei kamen sie auf eine völlig neue Idee: Statt einen langen DNA-Strang Abschnitt für Abschnitt zu lesen, könnten Millionen kurzer DNA-Fragmente gleichzeitig ausgelesen werden. Die eigentliche Innovation lag weniger in einer neuen chemischen Methode als in einem völlig neuen Prinzip des parallelen Sequenzierens.
Mehr als eine Milliarde DNA-Basen in einem Durchlauf
Unabhängig von ihrer Arbeit entwickelte der Biophysiker Pascal Mayer eine Methode, mit der jedes einzelne DNA-Molekül zunächst vielfach kopiert wird. Später übernahmen Shankar Balasubramanian und David Klenerman die Technologie und integrierten sie in ihr Sequenzierungssystem. Dadurch wurde die DNA-Sequenzierung präziser, kostengünstiger und für die industrielle Anwendung skalierbar.
2006 kam der «1G Genome Analyser» auf den Markt – das erste Gerät, das mehr als eine Milliarde DNA-Basen in einem einzigen Durchlauf lesen konnte. Damit wurde aus einer Laboridee ein einsatzfähiges Produkt und die Technologie ist heute die weltweit dominierende Methode der Next-Generation-Sequenzierung, die den grössten Teil aller erzeugten Genomdaten liefert.
Vielfältige Anwendung
Die von Balasubramanian, Klenerman und Mayer entwickelte Next-Generation-Sequenzierung ist jedoch weit mehr als ein schnelleres Laborverfahren. Sie hat die Medizin und die biologischen Wissenschaften grundlegend verändert und wird heute in verschiedenen Gebieten angewendet. Beispielsweise in der personalisierten Krebsmedizin, für die Diagnose von seltenen Erbkrankheiten, in der Pränataldiagnostik oder um Infektionskrankheiten zu bekämpfen.
Die schnelle und kostengünstige Entschlüsselung von Genomen hat zahlreiche biologische Forschungsgebiete, von der Evolutions-, Pflanzen- und Umweltforschung bis zur Genregulation, Epigenetik und Einzelzellgenomik, stark vorangebracht. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse bilden die Grundlage für neue Medikamente, bessere Diagnoseverfahren und widerstandsfähigere Nutzpflanzen.
Für die Entwicklung ihres bahnbrechenden Sequenzierungs-Verfahrens, das die Genomrevolution entscheiden vorangebracht hat, werden Shankar Balasubramanian, David Klenerman und Pascal Mayer mit dem Gretener-Thürlemann Preis 2026 für Chemie ausgezeichnet. Der Preis wird jedes Jahr von der Universität Zürich im Auftrag der Gretener-Thürlemann Stiftung für herausragende Leistungen in einem der Fachgebiete Medizin, Chemie oder Physik verliehen. Die Preisverleihung findet am 5. November an der Universität Zürich statt.
