Genomweite Suche nach Gendefekten mit der Array-CGH
Informationen zur Array-CGH
Die Klärung genetischer Ursachen für angeborene Krankheitsbilder mit geistiger Behinderung beim Menschen gelang in den frühen 60ger Jahren.
Die Zuordnung des klinisch lange bekannten Down Syndroms zu einer Trisomie der Chromosomen 21 durch den französischen Genetiker Jérôme Lejeune
im Jahr 1959 eröffnete das Zeitalter der klassischen zytogenetischen Diagnostik. Seither sind die Techniken zur Auflösung der Störungen der
Erbanlageträger, der Chromosomen, vor allem durch molekularzytogenetische Methoden und Fluoreszenztechniken (FISH) ständig verbessert und
verfeinert worden. Dennoch lassen sich mit dem Lichtmikroskop und dem Fluoreszenzmikroskop nur ein begrenzter Teil der tatsächlich bestehenden
Umbauvorgänge auf DNA-Ebene nachweisen, die mit Krankheitszeichen und geistiger Behinderung verbunden sind.
Immer noch bleibt ein großer Anteil von Entwicklungsstörungen im Kindesalter mit geistiger Behinderung ungeklärt.
Der Erfolg der Ursachenklärung durch die Array-CGH hängt dabei entscheidend vom Auflösungsvermögen des verwendeten Arrays ab. Aber nicht nur unklare Fälle geistiger Behinderung und seltene syndromale Krankheitsbilder können gelöst werden, auch bei bereits nachgewiesenen strukturellen Chromosomenstörungen kann die Array-CGH genauere Hinweise auf die im Genom erfolgten Umbauvorgänge geben und damit eine weit präzisere Genotyp-Phänotyp-Korrelation ermöglichen. Ein bereits erhobener zytogenetischer Befund kann damit auch korrigiert und präzisiert werden, vor allem wenn es um strukturelle Chromosomenveränderungen geht.
Indikationen für eine Array-CGH-Untersuchung sind vor allem:
Was kann die Array-CGH?
Durch die Array-CGH können genomweit Veränderungen der Kopienzahl einzelner DNA Abschnitte erkannt werden. Die Technik wurde in der Arbeitsgruppe
von Peter Lichter erstmals 1997 beschrieben (Solinas-Toldo et al., 1997). Damit können kleine Deletionen oder Duplikationen von DNA-Abschnitten nachgewiesen werden.
Mit einer klassischen Chromosomenanalyse können strukturelle Chromosomenveränderungen nur dann entdeckt werden, wenn sie größer als ca. 5-10 Mio bp (Basenpaare) umfassen.
Mit der Array-CGH lassen sich Genomveränderungen in einer Größenordnung von 1kb (Kilobase) bis 1Mio bp nachweisen. Das ist abhängig von der Größe des Chips.
Wir verwenden das System der Firma Agilent® mit einem 244.000 und einem 105.000 Oligo-CGH Array (244K bzw. 105K Array). Die maximal erreichbare Auflösung liegt bei 12-36 kb.
Verglichen mit der Chromosomenanalyse im Lichtmikroskop ist die Auflösung damit 200fach erhöht.
Was kann die Array CGH-nicht?
Wie funktioniert die Array CGH?
Auf einem Glasobjektträger werden definierte DNA-Fragmente aufgebracht, die mehrere tausend Abschnitte des Genoms repräsentieren. Darauf werden DNA eines
Patienten (rot markiert) und eine Referenz-DNA (grün markiert) hybridisiert. Durch Verschiebung des Hybridisierungsverhältnisses der beiden konkurrierenden
DNAs werden unterschiedliche Farbsignale erzeugt, die mit einem Scanner detektiert werden können. Die Technik ist weitgehend automatisiert. Dadurch können mit
vergleichsweise geringem Zeitaufwand große Teile des Genoms auf kleine Veränderungen untersucht werden.
Wie werden auffällige Befunde abgesichert?
Wir überprüfen unsere auffälligen Ergebnisse mit einer zweiten unabhängigen Methode, durch geeignete molekularzytogenetische oder molekulargenetische Techniken,
z.B. quantitative RT PCR oder Fragmentanalyse.
Gibt es falsch-positive Befunde?
Das menschliche Genom enthält eine hohe Rate an variablen Kopienzahlen auch bei klinisch unauffälligen Menschen. Diese werden als CNVs
('copy number variations') bezeichnet und können einige kb bis mehrer Mb groß sein. Bisher sind noch längst nicht alle CNVs bekannt.
Die Daten zu diesen Polymorphismen werden in Datenbankengesammelt, (Feuk et al., 2006).
Welches Untersuchungsmaterial wird benötigt?
Wie lange dauert die Untersuchung und was wird benötigt?
Array-CGH Analyse - Begleitbogen
Literatur:
euro-gene.de