DNA-Arrays zur Diagnose neuromuskulärer Erkrankungen
Angeborene neuromuskuläre Erkrankungen bilden eine große Gruppe genetischer Krankheiten, die durch progressive Muskelschwäche charakterisiert werden, welche wiederum Patienten schon in frühem Alter an den Rollstuhl bindet. Die zunehmende Bestimmung neuer Gene in der Ätiologie neuromuskulärer Erkrankungen, in Kombination mit der Entwicklung neuer Behandlungsmethoden, ruft nach neuen Diagnosewerkzeugen, die eine Hochdurchsatzanalyse in sehr kurzer Zeit durchführen können. Die aktuell verfügbaren molekularen Diagnosemethoden erlauben lediglich die Untersuchung eines einzelnen Gens pro Sitzung und gestalten sich daher kostenintensiv und sehr aufwändig. Bei der Muskeldystrophie Duchenne/Becker (DMD/BMD) ist das Dystrophin-Gen betroffen, eines der größten menschlichen Gene, wodurch der Mutationsanalyseprozess der 78 Exons des Gens sehr zeitaufwändig ist. Mit dem Ziel, eine Lösung für diesen Umstand zu finden, nahm sich das EU-finanzierte Projekt "Development of targeted DNA-chips for high throughput diagnosis of neuromuscular disorders" (NMD-CHIP) das Design, die Entwicklung und die Prüfung von DNA-Arrays vor, die zur effizienten Diagnose von Patienten genutzt werden können, die an neuromuskulären Erkrankungen leiden. Dabei wollte das Projekt die Beurteilung aller bekannten Krankheitsgene sowie die Datenanalyse mit optimierten Bioinformatik-Auslesungswerkzeugen innerhalb von 72 Stunden bis 1 Woche ermöglichen. Aus diesem Grund sammelten Partner alle verfügbaren Sequenzen der 45 Gene, die bekanntermaßen Muskelkrankheiten verursachen, sowie der 43 Gene, die bisher mit neurologischen Erkrankungen in Zusammenhang gebracht wurden. Anschließend generierten sie ein maßgeschneidertes DNA-Array mit 2,1 Millionen DNA-Sonden, mit dem Kopienzahlvariationen (CNV, gene copy number variations) oder andere Genomveränderungen aufgespürt werden können. Dieselben DNA-Segmente wurden zudem mit Sequenzierungsmethoden der nächsten Generation bearbeitet, um Punktmutationen aufzuspüren. Beide Datentypen wurden zur Berechnung und Bewertung der gefundenen Varianten mit möglichen pathogenen Funktionskonsequenzen in eine Analysesoftware gespeist. Abgesehen von den Diagnose-Arrays widmete sich das NMD-CHIP-Konsortium auch der Fertigung von Forschungs-Arrays für Gene, die eine Rolle in Leitungsbahnen spielen, die durch neuromuskuläre Erkrankungen beeinflusst werden, bzw. für Gene, die interagierende Proteinpartner codieren. Hierüber könnten molekularmechanische Daten zur Pathologie neuromuskulärer Erkrankungen geliefert und neue, zukünftige therapeutische Targets aufgedeckt werden. Die gewonnenen NMD-DNA-Chips verfügen über ein außerordentlich hohes Diagnosepotenzial und könnten vorhandene, aufwändige Methoden ersetzen. Unter der Voraussetzung, dass eine Kostenreduktion erfolgt, würde die Einbindung dieser Arrays in die klinische Diagnoseroutine die Diagnose und Behandlung von Patienten maßgeblich beschleunigen.
