Microarray-Diagnostik

Am Institut für Klinische Genetik des Olgahospitals ist seit Mitte 2011 die Microarray-Diagnostik etabliert. Damit lassen sich kleinste Veränderungen am menschlichen Genom entdecken.

Kein Mensch gleicht dem anderen. Kleine Unterschiede im Erbgut (Genom) garantieren diese Individualität. Genom-Veränderungen können aber auch zu schweren Krankheiten und Behinderungen führen. Ein Beispiel ist die Trisomie 21 (Down-Syndrom), bei der ein komplettes Chromosom dreifach statt doppelt vorliegt.

Solche „großen“ genetischen Veränderungen lassen sich leicht mit dem Mikroskop und mit Methoden der Chromosomenanalyse entdecken. Sind jedoch kleinste Abweichungen für Krankheiten und Behinderungen ursächlich, reicht das Mikroskop nicht mehr aus. Am Institut für Klinische Genetik des Olgahospitals wurde daher im Sommer 2011 ein noch junges Verfahren der molekularen Zytogenetik etabliert: die Microarray-Diagnostik.

Mit Hilfe dieser auch Array-CGH-Diagnostik genannten Methode (auf Array basierende Comparative Genomische Hybridisierung) lassen sich selbst kleinste Chromosomenstückverluste (Mikrodeletionen) und -zugewinne (Mikroduplikationen) über das gesamte Genom hinweg entdecken. „Solche kleinen genomischen Veränderungen treten bei jedem recht häufig auf, ohne dass es zu sichtbaren Folgen käme“, erklärt Dr. Eveline Fiedler, die seit über 15 Jahren in diesem Bereich tätig ist und jetzt das Microarray-Diagnostik-Labor des Instituts für Klinische Genetik leitet. „Einige jedoch haben durch den Zugewinn oder Verlust entscheidender Gene schwerwiegende Folgen und führen etwa zu Herzfehlern, Entwicklungsverzögerungen oder geistiger Behinderung.“ Angewandt wird das Verfahren daher vor allem, um etwas über die Ursache von Krankheiten zu erfahren und um die Wahrscheinlichkeit der Vererbung auf weitere Kinder beurteilen zu können.

Technisch wird für die Microarray-Diagnostik ein Glasobjektträger mit DNA-Fragmenten des gesamten Genoms bestückt. Auf diesem sogenannten Array wird ein Gemisch von Patienten-DNA und Referenz-DNA aufgebracht, die mit unterschiedlichen Fluoreszenzfarbstoffen markiert wurden. Das Gemisch hybridisiert (bindet) nun mit den DNA-Fragmenten – wobei Patienten-DNA und Referenz-DNA beim Vorliegen einer Veränderung unterschiedlich stark reagieren. Ein Scanner macht dies durch Erfassung der Fluoreszenzsignale sichtbar, ein Hochleistungsrechner mit spezieller Auswertesoftware ordnet dann die abweichenden Signale bestimmten Stellen des Genoms zu. Die so entdeckten Veränderungen können einen Teil eines Gens betreffen oder auch Verlust oder Zugewinn vieler kompletter Gene beinhalten.

Etwa fünf Tage dauert eine Microarray-Diagnostik – von der Gewinnung der Patienten-DNA bis zur abschließenden Befundung. Denn hat die Analysesoftware eine Deletion oder eine Duplikation erkannt, muss diese Abweichung beurteilt werden. „Viele Veränderungen sind in der Literatur bereits sehr gut untersucht und als Mikrodeletions- oder Mikroduplikationssyndrome bekannt“, so Dr. Fiedler. Rund 1.500 Array-Diagnosen haben sie und ihr Team bisher am Olgahospital durchgeführt, in rund einem Viertel der Fälle sind Sie fündig geworden. Für die Eltern bedeutet dies, dass sie, oft nach vielen Jahren Ungewissheit, endlich eine Erklärung für die Erkrankung ihres Kindes erhalten.