Exomsequenzierung schnell und günstig

Niederländische Forscher haben in einer neuen Studie herausgefunden, dass Exomsequenzierung eine gute, schnelle und kostengünstige Diagnose für heterogen verursachte Erkrankungen bietet. Die Forscher präsentierten ihre Ergebnisse auf der jüngsten Konferenz der Europäischen Ges...

Niederländische Forscher haben in einer neuen Studie herausgefunden, dass Exomsequenzierung eine gute, schnelle und kostengünstige Diagnose für heterogen verursachte Erkrankungen bietet. Die Forscher präsentierten ihre Ergebnisse auf der jüngsten Konferenz der Europäischen Gesellschaft für Humangenetik (European Society of Human Genetics, ESHG). In ihrer Forschung hatten sie rund 20% von 100 Fällen von Patienten mit geistiger Behinderung und 50% von 25 Fällen von Patienten mit Blindheit genetisch diagnostiziert.

Forscher der Radboud University Nijmegen Medical Centre in den Niederlanden beobachteten, dass der Exomtest die häufig verwendete Sanger-Sequenzierungsmethode übertrifft, bei dem Desoxyribonukleinsäure (DNA) als Vorlage verwendet wird, um eine Reihe von Fragmenten zu produzieren, die sich in der Länge voneinander durch eine einzige Base unterscheiden. Diese Fragmente werden später nach Größe getrennt. Anschließend werden die Basen am Ende bestimmt und die ursprüngliche Reihenfolge der DNA wird wieder hergestellt. Der besondere Vorteil der Exomsequenzierung ist, dass sie schnell und kostengünstig ist.

Dr. Marcel Nelen, Leiters des Radboud Core Labors für Genomanalyse der Abteilung für Genetik, und Kollegen untersuchten Exomsequenzen von 262 Patienten, die an sechs verschiedenen heterogen verursachten Krankheiten leiden: geistige Behinderung, Blindheit, Taubheit, Bewegungsstörungen, Krebs und oxidative Phosphorylierung (OXPHOS).

Im Rahmen ihrer Studie analysierten sie 500 Exomsequenzen. Die Forscher werteten Exome von Vater, Mutter und Kind in den Fällen geistiger Behinderung. Für alle anderen Krankheiten wurden nur die Exomdaten des Patienten gefiltert.

"Die Chancen, eine ursächliche Mutation in einem einzelnen Gen zu finden, ist klein", erklärt Dr. Nelen. "Aber in einem Paket mit mehr als 100 Genen ist diese hoch, wie unsere Ergebnisse von blinden Patienten zeigen. Diese neue Strategie bedeutet, dass wir bis zu 20.000 Gene mit einem einzigen generischen Test analysieren können, und der hohe Durchsatz und niedrigere Kosten bedeuten, dass wir mehr für weniger Geld testen können. Aber bevor wir den Test breiter in unserem Labor anwenden konnten, mussten wir sicher sein, dass er uns verlässliche diagnostische Ergebnisse liefern würde."

Exons sind kurze DNA-Sequenzen, die die Regionen in Genen repräsentieren, die in Proteine ??übersetzt werden. Das menschliche Genom enthält etwa 180.000 Exons, aus denen sich etwa 1% des gesamten Genoms zusammensetzt. Experten glauben, die Exon-Regionen enthalten rund 85% aller Mutationen, die Krankheiten verursachen ungeachtet der Tatsache, dass durch Exomsequenzierung nur die Bedingungen ermittelt werden können, unter denen die Protein-Funktion betroffen ist.

Verglichen mit der Sanger-Methode, die sich auf rund 500 Basenpaare pro Analyse konzentriert, untersuchen innovativere Sequenzierungstechnologien Millionen von Sequenzierungsreaktionen pro Analyse.

In seinem Kommentar zu den Arbeiten sagte Dr. Nelen: "Es lagen keine Richtlinien zu besten Verfahren für die Exomsequenzierung vor und so mussten wir diagnostische Abläufe, Verfahren und Kriterien erstellen. Welche Kriterien mussten festlegt werden, bevor wir das Ergebnis autorisieren konnten? Welche Art der informierten Zustimmung war erforderlich? Wie könnten wir unsere Ergebnisse bestätigen? All diese Fragen mussten beantwortet werden, und bevor wir loslegen konnten, mussten wir zahlreiche Gespräche mit klinischen Genetikern, Forschern und Ethikern führen."

Das Team validierte seine Erkenntnisse über die Sanger-Methode. Neben den Beobachtungen bei Fällen geistiger Behinderung und Blindheit bestätigten sie Mutationen, die Taubheit verursachen, bei etwa 20% der Fälle, Bewegungsstörungen bei 15% bis 20%, und OXPHOS bei rund 25% der Fälle.

"Obwohl es oft nicht möglich ist, diese Krankheiten zu behandeln, sollten wir berücksichtigen, dass die meisten dieser Patienten bereits einen langen und beunruhigenden Weg zu verschiedenen Ärzten und durch die Krankenhäuser gemacht haben, bevor eine Diagnose gestellt werden konnte", so Dr. Nelen. "Exomsequenzierung kann diesen Weg verkürzen, und kann auch die Arbeit von Ärzten erleichtern, weil sie keine Entscheidung darüber treffen müssen, welches Gene getestet werden soll - bei 100 oder mehr Genen pro Krankheit kann das eine sehr schwierige Entscheidung sein.

"Es können Tests zur Exomsequenzierung für alle ursächlichen Genmutationen gleichzeitig gemacht werden und das bedeutet, dass eine schnelle und genaue Diagnose gestellt werden kann. Auch wenn es keine Behandlung gibt, können solche Diagnosen Eltern, Patienten und Ärzten dabei helfen, gut informierte Entscheidungen über die Behandlung und Pflege zu treffen, als auch in der Lage sein, für die Zukunft zu planen. Genetische Diagnostik wird in der Klinik immer wichtiger und wir glauben, dass die Exomtechnik zu den ersten Tests gehören wird, die von einem Arzt angewendet wird, wenn ein Verdacht auf eine genetische Erkrankung vorliegt."Weitere Informationen sind abrufbar unter: Europäische Gesellschaft für Humangenetik: http://www.eshg.org/ Radboud University Nijmegen Medical Centre: http://www.ru.nl/deutsch/

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