Die Ganzexom-Sequenzierung (WES) ist ein Test, der eingesetzt wird, um die Abfolge der DNA einer Person zu bestimmen und genetische Störungen zu identifizieren.
Was ist die Ganzexom-Sequenzierung (WES)?
Die Ganzexom-Sequenzierung (WES) ist eine Next-Generation-Sequencing (NGS)-Technik, die weltweit und in unserem Land weit verbreitet ist und die Sequenzierung der „proteinkodierenden Regionen“ des Genoms umfasst. Die Exom-Sequenzierung umfasst alle DNA-Segmente, die für die Proteinproduktion beim Menschen verwendet werden. Obwohl das „menschliche Exom“ weniger als 2 % des gesamten Genoms ausmacht, enthält dieser Test ca. 85 % der Varianten, die mit bekannten Krankheiten beim Menschen in Verbindung stehen.
Die „Exom-Sequenzierung“ wird durchgeführt, um Varianten in den Exons nachzuweisen. Die Exom-Sequenzierung ist eine technique, die dazu dient, die Abfolge der DNA im genetischen Code einer Person zu bestimmen und genetische Störungen zu identifizieren.
Wie diagnostizieren wir eine genetische Erkrankung? Wann empfehlen wir eine Exom-Sequenzierung?
Zur Diagnose genetischer Erkrankungen werden viele verschiedene Methoden eingesetzt.
- Zunächst werden die detaillierte Familienanamnese und die persönliche Krankengeschichte des Patienten gründlich dokumentiert.
- Die Untersuchung der Krankheitsverteilung im Stammbaum ist einer der entscheidenden Schritte in der Diagnose.
- Anschließend werden eine systemische Untersuchung und eine Bewertung dysmorpher Merkmale durchgeführt.
- Alle zuvor in anderen Kliniken durchgeführten Tests werden überprüft.
Nach all diesen Auswertungen werden bei Verdacht auf eine „Verdachtsdiagnose“ genetische Tests zur Differenzialdiagnose geplant.
Wenn die vermutete Erkrankung in diesem Stadium wie folgt ist:
Handelt es sich um eine „Einzelgenerkrankung“, rücken molekulare Methoden in den Vordergrund. Wenn die Diagnose durch die Untersuchung eindeutig gestellt wurde und nur ein Gen bekannt ist, das die Krankheit verursacht, wird eine Untersuchung für dieses Gen geplant. Die Methode wird danach ausgewählt, welcher Mutationstyp bei der vermuteten Krankheit häufiger vorkommt. Bei einigen Krankheiten steht die Gensequenzierung im Vordergrund. Manchmal ist eine Methode namens MLPA erforderlich, um primär Verluste und Gewinne (Deletionen/Duplikationen) zu untersuchen. Entscheidungen werden nach Recherche der spezifischen Krankheitsdaten getroffen.
In den folgenden Fällen reicht die Untersuchung eines einzelnen Gens nicht aus:
- Manchmal ist die Diagnosestellung nicht einfach. Klinische Befunde können sehr unspezifisch sein.
- Die Befunde sind nicht spezifisch für eine bestimmte Krankheit und können bei einer Vielzahl von Zuständen beobachtet werden.
- Manchmal ist die Krankheit eindeutig, aber es gibt eine Vielzahl von Genen, die diese verursachen (Fälle, in denen der Typ klinisch nicht unterscheidbar ist).
- Der Patient hat eine klare Diagnose, weist jedoch einen oder mehrere zusätzliche Befunde auf, die nicht damit assoziiert werden können. Es besteht also die Möglichkeit von Multimorbidität.
In diesen Fällen ist es sehr schwierig, durch die Untersuchung eines einzelnen Gens eine Diagnose zu stellen. Insbesondere bei „polygenen Erkrankungen“ kann die Untersuchung einzelner Gene im Vergleich zu umfassenden Tests wie der „Exom-Sequenzierung“ wesentlich kostspieliger und zeitaufwendiger sein.
In diesen Situationen wird die GANZEXOM-SEQUENZIERUNG (WES) bevorzugt, bei der die „proteinkodierenden Regionen“ aller 20.000 Gene sequenziert werden.
Welche Vorteile bietet die WES-Methode?
Wenn der Patient mehrere Krankheiten oder einen zusätzlichen Zustand hat, der den Schweregrad beeinflussen könnte, ermöglicht sie die Diagnose aller Krankheiten mit einem einzigen Test.
Wenn der Begriff „atypisch“ häufig in der Akte verwendet wird, gibt es sicherlich einen Grund dafür. Dies können Mutationen in verschiedenen Genen sein, sogenannte „Modifier“, oder das gleichzeitige Auftreten mehrerer Krankheiten durch eine zusätzliche Mutation in einem völlig anderen Gen. Die Exom-Sequenzierung ermöglicht eine lückenlose Diagnose dieser Möglichkeiten.
Besonders in unserem Land, in dem Verwandtenehen sehr häufig sind, ist die Rate mehrerer Krankheiten bei einem Patienten nicht gering. In einigen Fällen können 4-5 Krankheiten beobachtet werden. Diese Ergebnisse sind auch entscheidend für zukünftige Schwangerschaften der Familie. Durch diesen Test werden bei Paaren in Verwandtenehen die Trägerstatus beider Ehepartner identifiziert.
Wenn die Symptome nicht spezifisch sind, bietet die Exom-Sequenzierung die Chance, durch die Betrachtung aller Gene eine Diagnose zu finden.
Was leistet die Ganzexom-Sequenzierung (WES)?
WES ist der Prozess der Bestimmung aller kodierenden DNA-Regionen (Exons). Die Vorteile sind:
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Diagnose genetischer Krankheiten:
WES ist ein wirksames Instrument zur Diagnose seltener genetischer Erkrankungen. -
Bestimmung genetischer Risikofaktoren:
WES bewertet die Wahrscheinlichkeit genetisch bedingter Krankheiten. In Ländern mit hoher Konsanguinitätsrate ist es eine sehr nützliche Methode für das präkonzeptionelle Screening. -
Vorhersage des Ansprechens auf Medikamente:
Ermöglicht die Entwicklung personalisierter Medizin (Pharmakogenomik). -
Krebsforschung:
Untersuchung genetischer Veränderungen in Krebszellen zur Personalisierung von Behandlungsstrategien. -
Genetische Forschung und Entdeckungen:
Entdeckung neuer Gene und Verständnis genetischer Mechanismen.
Wie wird die Ganzexom-Sequenzierung (WES) durchgeführt? Wie läuft der Prozess ab?
WES umfasst in der Regel die folgenden Schritte:
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DNA-Probenvorbereitung:
- Entnahme einer biologischen Probe (Blut, Speichel, Gewebe).
- Gewinnung der DNA im Labor.
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Exom-Anreicherung (Capture):
- Anreicherung der Exons mittels spezieller Sonden.
- Ermöglicht eine intensivere Sequenzierung der Exon-Regionen.
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Sequenzierung:
- Sequenzierung mittels Hochdurchsatz-Technologien.
- Bestimmung der Basenpaare und Speicherung der Daten.
- Moderne Plattformen lesen Millionen Basenpaare gleichzeitig.
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Datenanalyse:
- Analyse mittels Computerprogrammen.
- Identifizierung von Varianten, Mutationen, Insertionen und Deletionen.
- Vergleich mit dem Referenzgenom.
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Interpretation und Berichterstattung:
- Bewertung der klinischen Bedeutung.
- Berichterstattung krankheitsrelevanter Veränderungen.
- Interpretation durch klinische Experten.
Die Ganzexom-Sequenzierung ist eine leistungsstarke Technik zur Identifizierung genetischer Risikofaktoren und zur Unterstützung der personalisierten Medizin.
Auswertung der Exom-Sequenzierungsdaten
Die Auswertung erfolgt nach ACMG-Kriterien unter Berücksichtigung klinischer Befunde. Heute sind ca. 8.000 Gene mit Krankheiten assoziiert. Die Analyse dauert normalerweise etwa 1-2 Monate.
ANALYSE: Erfahrung ist entscheidend. Wir kombinieren eigene Software mit manueller klinischer Expertise, um Diagnosequoten über dem Weltdurchschnitt zu erzielen.
ZUSAMMENFASSEND;
- Ermöglicht die Bestimmung von Varianten in jedem proteinkodierenden Genbereich.
- Erfolgreich bei der Identifizierung neuer Mutationen für bisher unbekannte Krankheiten.
- Ermöglicht präventives Handeln vor der Krankheitsentwicklung.
- Risikofaktoren können effizient bestimmt werden, einschließlich Krebsdisposition.
- Ideal für Fälle, die mit Standarduntersuchungen nicht diagnostiziert werden können.
- Die Interpretation erfordert Fachwissen in Genomik, Informatik und klinischer Medizin.
- Auch nützlich für die Beurteilung des Trägerstatus in Verwandtenehen.
- Das Ziel ist die Untersuchung von ca. 20.000 Genen auf einmal, kostengünstig und schnell.
Für eine qualitativ hochwertige Exom-Analyse;
- Auflösung der im Labor erzeugten Daten,
- Bioinformatische Detailtiefe und Qualitätsbewertung,
- Überprüfung durch einen erfahrenen Kliniker,
- Bestätigung der Daten und Familienscreening bei Bedarf,
- Statistiken aus eigenen Datenbanken des Zentrums,
- Regelmäßige Neubewertung der Daten nach aktueller Literatur.
Pränatales Exom
Die Interpretation für die pränatale Diagnose erfordert mehr Erfahrung. Sie kann bei Ultraschallauffälligkeiten oder unklaren Krankheiten in der Familie durchgeführt werden. Eine genetische Beratung ist für jeden Bericht obligatorisch.
Trio-Exom
Die Durchführung eines „Trio-Exoms“ (Mutter-Vater-Kind) erhöht den diagnostischen Erfolg und verkürzt die Berichtszeiten.
Früher wurden oft Chromosomenanalysen und SNP-Arrays sequenziell durchgeführt. Heute können WES-Algorithmen auch Gains/Losses ohne zusätzlichen Array-Test erkennen, was Zeit und Kosten spart.