Studienergebnisse

DHAG e.V.

Deutsche Heredo-Ataxie Gesellschaft

Next Generation Sequencing bei genetisch bedingten Ataxien

 

Für genetisch bedingte Ataxien sind einerseits zahlreiche Unterformen bekannt, andererseits ist die einzelne Form relativ selten. Da die verschiedenen Erkrankungen klinisch nicht immer sicher unterscheidbar sind, müssen zur Abklärung genetischer Ursachen für den einzelnen Patienten oft zahlreiche Gene untersucht werden. Mit steigender Zahl bekannter Gene, deren Mutation zu einer ataktischen Bewegungsstörung führt, erhöhen sich daher sowohl der Arbeitsaufwand als auch die dadurch entstehenden Kosten. Neu entwickelte Techniken wie das sog. Next Generation Sequencing (NGS) erlauben es, in einem einzigen Reaktionsansatz eine große Zahl von Genen bis hin zum vollständigen Genom eines Menschen zu untersuchen. Seit 2010 wird diese Technologie, die vom finanziellen Aufwand jährlich günstiger wurde, zunehmend auch in der humangenetischen Diagnostik eingesetzt. So kann auch für Ataxie-Betroffene nach Etablierung des Verfahrens eine Diagnostik mittels NGS durchgeführt werden.

 

Hier noch einmal kurz zum Hintergrund: Bei den Ataxien werden genetisch bedingte (erbliche = hereditäre) und nicht genetisch bedingte (idiopathische und symptomatische) Formen unterschieden. Je nach Erbgang wird die Erkrankung dominant oder rezessiv weitergegeben.

Die dominanten Ataxien werden in der Regel als spinozerebelläre Ataxien (SCA) bezeichnet, von denen es mehr als 40 genetisch unterscheidbare Formen gibt. Die Anzahl rezessiv vererbter Ataxien lässt sich noch schwerer benennen; neben den häufigsten Formen Friedreich-Ataxie ( FRDA), Ataxia-Telangiektasia (AT) und die Ataxien mit okulärer Apraxie (AOA1 und 2) steht eine Reihe seltener Erkrankungen. Darüber hinaus können ataktische Bewegungen als Symptom bei anderen Krankheiten auftreten.

 

Durch gezielte molekulargenetische Analyse bekannter Ataxie-Gene und Loci (in engerem Sinne gibt es keine Ataxie-Gene sondern nur Gene, deren Mutation mit einer Ataxie assoziiert ist) konnte in den letzten Jahren für Betroffene die Ursache ihrer Bewegungsstörung geklärt werden. Demgegenüber steht eine recht große Zahl von sporadischen aber auch familiären Fällen, bei denen bisher keine eindeutige Mutation nachgewiesen wurde. Um diese Situation zu ändern, werden sog. Genom-weite Analysen für eine Vielzahl von Erkrankungen initiiert und durchgeführt.

 

Eines der aktuell häufig angewendeten Verfahren ist die Exom-Sequenzierung. Als Exom wird die Gesamtheit aller Exons [d.h. die Bereiche des Genoms, die für Proteine kodieren] eines Organismus bezeichnet. In der medizinischen Diagnostik ist es sinnvoll, anstatt des gesamten Genoms nur das Exom zu sequenzieren. Im Exom, das 1 - 2 % des menschlichen Genoms ausmacht, findet sich nach heutigem Kenntnisstand die Mehrzahl der krankheitsverursachenden Mutationen.

 

Durch eine Exom-Sequenzierung findet man dennoch für jede Person Tausende von Varianten, die beurteilt werden müssen. Dabei ist zu bewerten, welche Variante eine Mutation darstellt und welche „unbedenklich“ ist. Aktuell werden die Sequenzvarianten - genannt VUS (variants of unknown significance) in 5 Klassen eingeteilt: VUS1: ohne klinische Signifikanz; VUS2: mit hoher Wahrscheinlichkeit ohne klinische Signifikanz; VUS 3 unklare Variante; VUS4: wahrscheinlich pathogene Variante; VUS5: sicher pathogene Variante. Klinisch relevant sind Sequenzauffälligkeiten der Klassen VUS 4 und VUS5.

 

Durch Exom-Analysen werden aber auch genetische Veränderungen gesehen, die nicht in Zusammenhang mit der spezifischen Erkrankung, also beispielsweise der Ataxie, stehen. Diese Tatsache hat eine breite Diskussion ausgelöst, wie unter ethischen aber auch datenschutzrechtlichen Aspekten mit diesen (Be)-Funden umzugehen ist.

 

Ein Ausweg aus dieser Problematik ist die gezielte Untersuchung einer begrenzten Gen-Anzahl. So wurden z.B. für die beiden Brustkrebs-Gene BRCA1 und BRCA2 sog. Panels entwickelt, die die parallele Analyse genau dieser beiden Gene erlaubt.

 

Um möglichst wenig zusätzliche, nicht-gesuchte genetische Daten von Patienten zu generieren, wird am Institut für Humangenetik in Lübeck ein spezielles Panel zur Abklärung bei Ataxien eingesetzt. In diesem Panel sind Gene enthalten, die diagnostisch relevant sind, ergänzt durch Gene, die im Rahmen wissenschaftlicher Fragestellungen ausgewertet werden. Dabei werden Gene für dominant sowie für rezessiv vererbte Ataxien untersucht.

 

Wie zu erwarten war, wurden zahlreiche Sequenzvarianten identifiziert, die den VUS-Klassen zugeordnet werden müssen. Darunter finden sich bekannte, nicht pathogene Veränderungen (VUS1), bereits beschriebene Mutationen (VUS 4 und 5 [Anmerkung: der Begriff VUS ist bei sicher pathogenen Mutationen eher unglücklich]) und viele Veränderungen mit unklarer Bedeutung (VUS3). Zur Beurteilung werden große internationale Datenbanken sowie Sequenzanalyse-Programme eingesetzt. Ist eine Veränderung als „pathogen“ eingestuft, wird auch den Angehörigen eine humangenetische Beratung angeboten werden, um ggf. das Risiko, Mutationsträger zu sein, abzuklären.

 

Die technische Entwicklung der vergangenen Jahre bietet uns heute viele Möglichkeiten, sollte aber zugleich maßvoll eingesetzt und immer wieder kritisch hinterfragt werden. Bei verantwortungsvoller Nutzung besteht ein Eigennutzen für die Betroffenen selbst, ein sog. Gruppennutzen für zukünftig erkrankte Personen sowie ein Fremdnutzen für die Heilkunde bzw. für die Wissenschaft.

Wir möchten der DHAG danken, dass sie uns auf diesem Weg begleitet und unsere Projekte vielfach unterstützt.

 

Prof. Dr. Christine Zühlke, Institut für Humangenetik, Lübeck