Ein einziger Test soll die jahrzehntelange Diagnose von über 50 genetischen Erkrankungen auf wenige Tage verkürzen. Es handelt sich um eine schnellere, kleinere und billigere Sequenzierungtechnologie.
Forscher des Garvan Institute of Medical Research in Sydney und Mitarbeiter aus Australien, Großbritannien und Israel entwickelten den neuen DNA-Test. Er soll eine Reihe von schwer zu diagnostizierenden neurologischen und neuromuskulären genetischen Erkrankungen schneller und genauer identifizieren als bestehende Tests.
„Wir haben alle Patienten mit bereits bekannten Erkrankungen korrekt diagnostiziert, darunter die Huntington-Krankheit, das Fragile-X-Syndrom, erbliche zerebelläre Ataxien, myotone Dystrophien, myoklonische Epilepsien, motorische Neuronenerkrankungen und mehr“, sagt Dr. Ira Deveson, Leiter von Genomics Technologies am Garvan Institut und leitender Autor der Studie. Die vom Test abgedeckten Krankheiten gehören zu einer Klasse von über 50 Krankheiten, die durch ungewöhnlich lange, sich wiederholende DNA-Sequenzen in den Genen einer Person verursacht werden – bekannt als „Short Tandem Repeat (STR) Expansion Disorders“.
„Oft sind sie aufgrund der komplexen Symptome der Patienten, der Herausforderung dieser sich wiederholenden Sequenzen und der Limitierungen bestehender Gentestmethoden schwer zu diagnostizieren“, sagt Deveson.
Ein Patient, der an der Studie teilnahm, bemerkte zum ersten Mal, dass etwas nicht stimmte, als er während einer Skistunde ungewöhnliche Gleichgewichtsprobleme hatte. „Es war sehr beunruhigend, Symptome zu haben, die im Laufe der Jahre an Schwere zunahmen; von aktiv und mobil zu sein, zu ohne Unterstützung nicht gehen zu können. Ich hatte über zehn Jahre lang einen Test nach dem anderen und absolut keine Antworten darauf, was falsch war“, so der Patient. Bei ihm wurde schließlich eine seltene genetische Krankheit namens CANVAS diagnostiziert, die das Gehirn betrifft.
„Es war beruhigend, meine Diagnose endlich genetisch zu bestätigen und es ist aufregend zu wissen, dass andere mit dieser Art von Erkrankungen in naher Zukunft schneller eine Diagnose erhalten können als ich“, sagt er. Der Test soll Patienten wir ihm helfen. Wiederholte Expansionsstörungen, die über Familien weitergegeben werden, können lebensbedrohlich sein. Muskel- und Nervenschäden sowie Komplikationen im ganzen Körper können eine Folge sein.
„Wenn sich Patienten mit Symptomen vorstellen, kann es schwierig sein, zu sagen, welche dieser über 50 genetischen Expansionen sie haben könnten, daher muss ihr Arzt entscheiden, auf welche Gene getestet werden soll, basierend auf den Symptomen und der Familiengeschichte der Person. Wenn dieser Test negativ ausfällt, bleibt der Patient ohne Antworten. Diese Tests können jahrelang andauern, ohne dass die Gene gefunden werden, die an ihrer Krankheit beteiligt sind. Wir nennen dies die ‚diagnostische Odyssee‘ und es kann für Patienten und ihre Familien ziemlich stressig sein“, sagt Dr. Kishore Kumar, Co-Autor der Studie.
Obwohl expandierende Repeat-Erkrankungen nicht geheilt werden können, kann eine schnellere Diagnose den Ärzten helfen, Krankheitskomplikationen früher zu erkennen und zu behandeln, wie z. B. Herzprobleme im Zusammenhang mit der Friedreich-Ataxie.
Der Test verwendet eine einzelne DNA-Probe, die normalerweise aus Blut extrahiert wird, indem er das Genom eines Patienten mit einer Technologie namens Nanopore-Sequenzierung scannt.
„Wir haben das Nanopore-Gerät so programmiert, dass es die ungefähr 40 Gene, von denen bekannt ist, dass sie an diesen Erkrankungen beteiligt sind, genauer untersucht und die langen, sich wiederholenden DNA-Sequenzen durchliest, die Krankheiten verursachen“, sagt er. „Indem wir die beiden DNA-Stränge entwirren und die wiederholten Buchstabensequenzen (Kombinationen aus A, T, G oder C) lesen, können wir in den Genen des Patienten nach ungewöhnlich langen Wiederholungen suchen, die Kennzeichen der Krankheit sind.“
„In einem einzigen Test können wir nach jeder bekannten krankheitsverursachenden expandierenden Repeat-Sequenz suchen und möglicherweise neue Sequenzen entdecken, die wahrscheinlich an noch nicht beschriebenen Krankheiten beteiligt sind“, sagt Deveson.
Die im Test verwendete Nanopore-Technologie ist kleiner und billiger als Standardtests. „Mit Nanopore wurde das Gensequenziergerät von der Größe eines Kühlschranks auf die Größe eines Hefters reduziert und kostet etwa 1.000 US-Dollar, verglichen mit Hunderttausenden, die für herkömmliche DNA-Sequenzierungstechnologien benötigt werden“, sagt Deveson.
Das Team ist gespannt, wie seine neue Technologie innerhalb der nächsten zwei bis fünf Jahre in der diagnostischen Praxis eingesetzt wird. Einer der wichtigsten Schritte in Richtung dieses Ziels ist die Erlangung einer angemessenen klinischen Akkreditierung für die Methode. Sobald der Test akkreditiert ist, wird der Test auch die Forschung zu genetischen Krankheiten transformieren, sagt Dr. Gina Ravenscroft, Co-Autorin der Studie.
„Genetische Störungen im Erwachsenenalter haben nicht so viel Aufmerksamkeit in der Forschung erhalten wie solche, die in jungen Jahren auftreten“, sagt sie. „Indem wir mehr Menschen mit diesen seltenen Erkrankungen im Erwachsenenalter finden und solche, die möglicherweise präsymptomatisch sind, können wir durch Kohortenstudien mehr über eine ganze Reihe seltener Krankheiten erfahren, was sonst schwierig wäre.“
Dieser Artikel basiert auf einer Pressemitteilung des Garvan Institute of Medical Research. Die Originalpublikation findet ihr hier und im Text.
Bildquelle: Ricardo Gomez Angel, unsplash