Identifizierung neuer Kandidatengene bei Patienten mit mitochondrialer Erkrankung durch hochauflösende Chromosomenanalyse auf einem DNA-Chip (ACPA HR)

Mitochondriale Erkrankungen sind komplexe Erkrankungen mit großer klinischer und genetischer Heterogenität und ihre Diagnose ist schwierig.

Zu den Aufgaben der Abteilung Medizinische Genetik gehört die Diagnostik dieser Krankheiten. Es ist seit 2006 ein Referenzzentrum für mitochondriale Erkrankungen auf nationaler Ebene und wurde kürzlich im Rahmen der Projektausschreibung „Europäisches Referenznetzwerk (ERN) für seltene Krankheiten“, EURO-NMD, unterstützt vom Universitätsklinikum Nizza, genehmigt. Die routinemäßige Diagnosestrategie basiert auf einer Hochdurchsatz-Sequenzierungsanalyse mitochondrialer DNA (mtDNA) und einem Panel von 281 gezielten „Mitochondriopathie“-Genen. Wenn diese Analysen negativ ausfallen, kann in einem Forschungsumfeld eine Exomanalyse (Hochdurchsatzsequenzierung aller Exons im Genom) durchgeführt werden. Bis heute bleiben etwa 40 % der analysierten Patienten ohne genetische Diagnose. Tatsächlich ist es nicht möglich, große Variationen des Löschungs-, Duplikations- oder CNV-Typs (Copy Number Variation) zu identifizieren. Darüber hinaus ermöglicht die Exomsequenzierung, die nur auf Exons abzielt, nicht den Nachweis intronischer oder lokalisierter Mutationen in regulatorischen Regionen.

Die Identifizierung von CNVs wird durch eine Chromosomenanalyse auf einem DNA-Chip (CADC) ermöglicht. Diese anerkannte Technik wird routinemäßig im Labor eingesetzt. Für die genomweite Untersuchung von CNVs bei Patienten mit Entwicklungsstörungen verwenden die Forscher Chips mit einer Mindestauflösung von ca. 13 Kb. Diese Auflösung reicht jedoch nicht aus, um Rework-Ereignisse in der Größenordnung eines Exons zu erkennen. Es gibt hochauflösende DNA-Chips, die mit unserer Plattform kompatibel sind und es den Forschern ermöglichen würden, kleinere Umlagerungen, die durch Exomanalyse nicht identifiziert werden konnten, genauer zu visualisieren. Die kombinierte Exom/CADC-Strategie hat ihre Wirksamkeit bei der Diagnose verschiedener Krankheiten durch Steigerung der Ausbeute bereits unter Beweis gestellt.

In diesem Zusammenhang wollen die Forscher diese Strategie in dieser nicht-interventionellen Studie an einer Reihe von 15 Patienten mit mitochondrialen Erkrankungen anwenden, die nach der Analyse von mtDNA, Gen-Panel und Exom unerkannt bleiben. Sie werden zwei Arten von Patienten testen:

• In der ersten Serie, deren Erkrankung autosomal-rezessiv vererbt werden soll, wurde lediglich eine heterozygote Variante in einem bereits in einem vergleichbaren Krankheitsbild beschriebenen Gen identifiziert. Daher ist es möglich, dass es sich bei diesen Patienten um Träger des zweiten Allels eines CNV handelt, das durch die Exomsequenzierung nicht identifiziert werden konnte.
• In der zweiten Serie ermöglichte die Exomanalyse nicht die Identifizierung eines einzelnen verantwortlichen Gens (mehrere Kandidatengene ohne jegliche Gewissheit über die Pathogenität des/der Gen(s) oder Variante(n)).