Mit Genchips Krankheiten diagnostizieren – Experten diskutieren in Tübingen

Von Freitag, 15., bis Sonntag, 17. April tagen Wissenschaftler und Unternehmer aus zwölf Ländern über Microarrays (Genchips) in der Diagnostik humaner Erkrankungen. Unter dem Titel „Microarrays meets diagnostics“ diskutieren die von der European Science Foundation eingeladenen Experten die technologische Basis, erste Anwendungen, Perspektiven aber auch Probleme der diagnostischen Anwendung von Genchips. Organisiert wird der Workshop vom Institut für Humangenetik des Universitätsklinikums Tübingen. Veranstaltungsort ist das Tübinger Schloss, Fürstenzimmer.

Genchips werden die Diagnostik komplexer Erkrankungen wie Krebs und Diabetes in Zukunft grundlegend verändern. Mit ihrer Hilfe können diejenigen Varianten in der Sequenz der Gene einzelner Menschen erkannt, geordnet und wieder erkannt werden, die mit der Ausprägung dieser Erkrankungen verbunden sind.

Üblicherweise untersucht man in genetischen Analysen einzelne kleine Gene oder Genfragmente in einem Experiment. Microarrays können mehr. Mit der Microarray Technologie gelingt es, große und verschiedene Gene, ganze Teile eines Genoms und sogar das gesamte menschliche Genom auf einmal in den Blick zu bekommen. So ist es technologisch möglich, Variationen, die im Erbgut der Menschen auftreten, zu messen. Diese Differenzen tragen zu den individuellen Unterschieden der Menschen entscheidend bei: Unterschiede, die wir sehen können, wie Haarfarbe und Größe, aber eben auch Unterschiede in der Prädisposition bestimmte Krankheiten zu entwickeln und bei der Reaktion auf Medikamente.

Prof. Olaf Riess und Dr. Michael Bonin vom Tübinger Institut für Humangenetik, stellen einen so genannten Resequenzierungschip für die Diagnostik der Mukoviszodose (Zystische Fibrose) vor. Die Tübinger Gentiker haben für Mukoviszodose, eine der häufigsten autosomal rezessiv vererbten Stoffwechselerkrankungen, einen Microarray entwickelt. Dieser erlaubt die gleichzeitige Analyse aller derzeit über 600 bekannten Mutationen, die zu einer Erkrankung an Zystischer Fibrose führen können. Im Gegensatz hierzu werden in der genetischen Routinediagnostik heute nur 19 bis 32 Mutationen nacheinander getestet. Dabei werden nicht nur weniger Mutationen getestet, es kostet auch mehr Zeit.

Erweiterte und verbesserte diagnostische Möglichkeiten sowie Zeitersparnis sind Faktoren, die auch die Krankenkassen an Microarrays interessieren. Letztendlich zielt die diagnostische Anwendung der Genchips auf Informationen, die es gestatten, individuelle Besonderheiten in die Therapieplanung mit einzubeziehen. Das Ziel ist, nicht mehr nur ein und dieselbe Therapie für eine Erkrankung zu finden, sondern auf die einzelnen Menschen und ihre Individualität bezogene Therapien.

Was sind Microarrays?

Microarrays oder auch Genchips bestehen aus einem Trägermaterial, auf das biologische Sondenmoleküle, etwa DNA Fragmente, in hoher Anzahl und Dichte angeordnet, fixiert sind. Je nach Anwendung befinden sich heute bis zu mehrere hunderttausend Punkte (Spots) mit den synthetisch hergestellten Sondenmolekülen auf einem Träger, wobei jeder Punkt ein Reaktionsgefäß ersetzt. Bei der im Augenblick am häufigsten angewandten Methode werden fluoreszenzmarkierte Moleküle der Testprobe zu den fixierten Sondenmolekülen gegeben. Wie ein Schlüssel in das passende Schloss binden die freien Moleküle in einer Hybridisierungsreaktion an die zu ihnen passenden Sondenmoleküle. Nach einer gewissen Zeit wird die nicht gebundene Testprobe vom Chip gewaschen, Fluoreszenzmarken befinden sich dann nur noch an den Punkten mit komplementär passenden Teststrängen.

Derart lassen sich Variationen in der Sequenz eines Gens detektieren, die von der normalerweise vorgefundenen Sequenz abweichen. Die häufigsten genetischen Variationen sind dabei die so genannten SNPs (single nucleotide polymorphisms). Ein SNP ist das Auftreten eines Nukleotids an einer bestimmten Stelle des Genoms, das von dem Nukleotid abweicht, das an derselben Stelle bei den meisten Menschen gefunden wird. Die Anzahl der SNPs geht im menschlichen Genom in die Millionen. In der Tat wird geschätzt, dass im Vergleich zweier Genome durchschnittlich alle 1000 Basenpaare ein SNP gefunden werden würde. Diagnostisch relevant werden SNPs und andere genetische Variationen dann, wenn eine bestimmte Anzahl von ihnen mit einer Erkrankung, mit einem erhöhten Risiko für eine Erkrankung oder einer modifizierten Reaktion auf eine Therapie bzw. ein Medikament in Verbindung gebracht werden kann.

Ansprechpartner für nähere Informationen:

Universitätsklinikum Tübingen
Institut für Humangenetik, Abt. Medizinische Genetik
Holm Graessner, Wissenschaftsmanager
Calwerstr. 7, 72076 Tübingen
Tel. 0 70 71/29-7 22 85
holm.graessner@med.uni-tuebingen.de