Fax +49 761 4 52 07 14 Information@Karger.com www.karger.com Accessible online at: www.karger.com/ort Oncol Res Treat 2016;39(suppl 2):2–23 DOI: 10.1159/000447548 Molekulargenetische Diagnostik – Was wissen die Maschinen? Was wollen wir wissen? Peter Bauer a Michael Hummel b Christof von Kalle c Rita Schmutzler d Andreas Block e Matthias Stroth f Christiane Woopen g Karsten Engelke h a Institut für Medizinische Genetik und Angewandte Genomik, Tübingen und Centogene AG, Rostock, Deutschland; b Institut für Pathologie, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Deutschland; c Translationale Onkologie, Deutsches Krebsforschungszentrum, Heidelberg, Deutschland; d Zentrum für familiären Brust- und Eierstockkrebs, Frauenklinik, Universitätsklinikum Köln, Deutschland; e II. Medizinische Klinik und Poliklinik, Universitäres Cancer Center Hamburg UCCH, Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Hamburg, Deutschland; f Maria Heimsuchung Caritas-Klinik Pankow, Berlin, Deutschland; g Forschungsstelle Ethik, Universitätsklinikum Köln, und CERES, Universität zu Köln, Köln, Deutschland; h Dierks+Bohle Rechtsanwälte Partnerschaft mbB, Berlin, Deutschland Bildinformationen und liefert schließlich die abgefragte Sequenz- information mit den zugehörigen Sequenzvarianten. Durch Auto- matisierung der einzelnen Prozessabläufe (Abb. 1) ist die Sequen- zierung in den vergangenen Jahren deutlich kostengünstiger ge- worden. Dieser Trend dürfte sich weiter fortsetzen, insbesondere wenn künftig auf eine Amplifikation verzichtet werden kann. Kosten von etwa 100,– USD pro Genom-Sequenzierung rücken dann in greifbare Nähe. Technisch werden bei diesem Verfahren einzelne Moleküle aus einer Tumor- oder Blutzelle mit einem Polymerase-Enzym in einer sogenannten Nanopore sequenziert. Die Sequenzierung auf Ebene eines Einzelmoleküls (single mole- cule sequencing) ist zwar technisch noch nicht ausgereift, die dafür nötigen Mikrochips sind aber in fortgeschrittener Entwicklung. Die Prototypen dieser Geräte haben noch keine diagnostische Qualität, doch diese dürfte bald erreicht werden. An molekulargenetische Tests werden hohe Anforderungen ge- stellt. Primär geht es darum, die relevanten Mutationen in dem zu untersuchenden Gen möglichst vollständig zu erfassen. Ebenso soll- ten Dosisveränderungen des Genoms – verursacht etwa durch feh- lende oder duplizierte Genabschnitte – zuverlässig erkannt werden. Idealerweise werden epigenetische Veränderungen miterfasst, weil diese bei einer Reihe von Erbkrankheiten eine große Rolle spielen. Diese Auflagen werden von modernen Sequenziermaschinen noch nicht vollständig erfüllt. Der Illumina Genome Analyzer z.B. extra- hiert nahezu alle Einzelbasenvarianten und liefert relativ zuverläs- sige Gendosisanalysen, kann aber nicht standardmäßig epigeneti- sche Veränderungen messen, und auch niederfrequente Mosaike lassen sich nur mit hohem finanziellen Aufwand abbilden. Status der molekulargenetischen Diagnostik – Stellenwert der molekularen Diagnostik aus Sicht des Humangenetikers Referent: Peter Bauer, Tübingen/Rostock Die molekulargenetische Diagnostik mit Hilfe der Gensequen- zierung hat innerhalb kurzer Zeit enorme Fortschritte gemacht. Brauchte es zu Zeiten des Humangenomprojekts noch mehrere Jahre, um ein einzelnes Genom zu entschlüsseln, so können heute Genome innerhalb von nur 36 h vollständig sequenziert werden. Mit neuen Techniken werden jährlich tausende Genome bzw. Exome hinsichtlich ihrer Erbinformationen analysiert. Für das moderne Next Generation Sequencing (NGS) als Wei- terentwicklung der klassischen Sanger-Sequenzierung wurde eine Reihe von Geräten entwickelt, die teilweise bereits wieder von noch effizienter arbeitenden Geräten abgelöst worden sind. Ausgangs- material für das NGS ist die DNA aus einer Gewebe- oder Tumor- probe. Sie wird in kleine Schnipsel fragmentiert, wobei je nach Fra- gestellung ausgewählte Abschnitte angereichert werden können. Die Sequenzierung des kompletten Genoms erfordert stets eine Amplifizierung zur Vervielfältigung der Nukleinsäuren [1]. Sie erfolgt auf einer miniaturisierten Plattform mittels PCR beispiels- weise in Form einer Cluster-Amplifizierung. Dadurch wird das Ausgangsmaterial modifiziert und für die Sequenzierung aufberei- tet. Diese Cluster werden milliardenfach parallel sequenziert und als hochauflösende Einzelbilder, pro sequenzierter Base, abgespei- chert. Die Bioinformatik verarbeitet dann diese großen Mengen an Published online: August 31, 2016 © 2016 S. Karger GmbH, Freiburg