Die Vorteile der Long-Read-Hochdurchsatz-Genomsequenzierung für die kausale Diagnose von Kleinhirnataxien (ALICA)

Kleinhirnataxien sind eine Gruppe seltener neurologischer Erkrankungen, die klinisch und genetisch heterogen sind und von denen bisher mehrere hundert Gene und Krankheiten bekannt sind. Im letzten Jahrzehnt wurde ihre Diagnose durch die Entwicklung von Hochdurchsatz-Sequenzierungstechnologien wie der Exom-/Genomsequenzierung (ES/GS) revolutioniert, wodurch es möglich wurde, bei einer wachsenden Zahl von Patienten eine molekulare Diagnose zu erhalten. Allerdings bleiben fast 40 % der Patienten ohne molekulare Diagnose, was Fragen zu den Einschränkungen von Sequenzierungstechnologien aufwirft, die auf einer Technik namens Short-Read basieren. Eine Einschränkung des Short-Read ist seine schlechte Fähigkeit, wiederholte Motivexpansionen zu erkennen, ein häufiger Mechanismus in der Neurologie, der mit mehr als dreißig neurogenetischen Erkrankungen assoziiert ist. Obwohl als Reaktion auf dieses Problem nach und nach Tools zur Analyse von ES/GS-Daten entwickelt wurden, sind ihre Wirksamkeit und Zuverlässigkeit nach wie vor mäßig. Bis heute sind zielgerichtete Ansätze wie PCR und Southern Blot der Goldstandard für den Nachweis dieser Erweiterungen. Hierbei handelt es sich um lange, langwierige und kostspielige Prozesse, die eine unabhängige Suche nach jeder Erweiterung erfordern, was Kliniker dazu zwingt, Erweiterungen auszuwählen und die diagnostische Ausbeute begrenzt. Darüber hinaus gibt es Erkrankungen im Zusammenhang mit Dehnungsstreifen, die so selten sind, dass kein französisches Labor einen diagnostischen Test anbietet.

Die jüngste Entwicklung der Langfragment-Genomsequenzierung (Long-Read – lrGS) könnte eine Lösung für all diese Probleme bieten. Diese Technologien basieren auf einem Sequenzierungsprozess, bei dem DNA in Form großer Moleküle mit mehreren Zehntausend Basen konserviert wird. Regionen des Genoms, die Erweiterungen enthalten, können daher direkt in ihrer Gesamtheit untersucht werden, ohne dass die Schwierigkeiten bei der Rekonstruktion aus kleinen Fragmenten auftreten, wie dies bei der Short-Read-Sequenzierung der Fall ist. Darüber hinaus kann lrGS die Größe wiederholter Motive charakterisieren und so jede kausale Erweiterung bei einem Individuum in einer einzigen Analyse erkennen.

Eine Reihe kürzlich veröffentlichter Studien, insbesondere in der Neurologie, haben die Fähigkeit von lrGS gezeigt, Pathologien mit bekannten Erweiterungen zu erkennen (SCA36, C9ORF72), aber auch neue zu entdecken und so die molekulare Basis seltener Pathologien zu erklären (SCA27b, NOTCH2NLC). Obwohl es diese Sequenzierungstechnologien schon seit einigen Jahren gibt, ist der Zugang immer noch auf Forschungsarbeiten beschränkt und wird durch ihre höheren Kosten eingeschränkt.

Ihr Wert als Zweitlinien-Diagnoseinstrument muss noch nachgewiesen werden. Die Forscher schlagen vor, die Machbarkeit und den diagnostischen Ertrag von Oxford Nanopore lrGS im Duo oder Trio (Patienten + 1 oder 2 Verwandten ersten Grades) bei Patienten mit Kleinhirnataxie ohne molekulare Diagnose nach Short-Read-GS. Dies wird die erste Studie sein, die diese lrGS-Technik unter realen Bedingungen auf die zweite Linie zur kausalen genetischen Diagnose von Kleinhirnataxie überträgt.