Next-Generation Sequencing (NGS)

In den letzten Jahren wurden neue Verfahren der Hochdurchsatz-Sequenzierung entwickelt, die unter dem Begriff Next-Generation Sequencing (NGS), zusammengefasst werden.

Sie beruhen auf der Idee der massiven parallelen Sequenzierung von Millionen DNA-Fragmenten in einem einzigen Sequenzierlauf. Zunächst in der Forschung insbesondere für die Identifizierung neuer Krankheitsgene eingesetzt, hat die Anwendung von NGS mittlerweile das gesamte Feld der Humangenetik revolutioniert: So ist es nun im diagnostischen Bereich möglich, praktisch alle monogenen Krankheitsbilder, insbesondere auch solche mit ausgeprägter genetischer Heterogenität, umfassend zu analysieren.

Bei Bioscientia haben wir Gen-Panels im klinischen Kontext entwickelt, die die simultane Sequenzierung von mehreren hundert Krankheitsgenen ermöglichen. Bei der Zusammenstellung der Gen-Panels werden alle Gene, deren Mutationen nach aktueller Literaturlage mit dem entsprechenden Phänotyp assoziiert sind, berücksichtigt. Dies bedeutet, dass auch mögliche Differenzialdiagnosen simultan beurteilt oder abgeklärt werden können. Man sequenziert hier mittels Illumina-Systemen die entsprechenden Genabschnitte (Exons und angrenzende intronische Sequenzen), nachdem diese aus der gesamtgenomischen DNA angereichert wurden (sequence capture, bei uns mittels NimbleGen-Technologie, Roche). Die NGS-Daten werden durch eine kontinuierlich von einem Team von Bioinformatikern weiterentwickelte bioinformatische Pipeline prozessiert. Die erzielte Sequenziertiefe ermöglicht zudem die Detektion struktureller Varianten wie Deletionen und Duplikationen, sogenannter CNVs (copy number variations), die der konventionellen Sequenzierung entgehen – ein Vorteil vor allem bei solchen Genen, für die keine MLPA-Kits zur Verfügung stehen. Mittels NGS nachgewiesene pathogene Veränderungen werden mit konventioneller Sanger-Sequenzierung bzw. MLPA, Array-CGH oder qPCR (bei CNVs) validiert. Der an den einsendenden Arzt übermittelte Befund enthält eine ausführliche Interpretation der identifizierten Varianten durch ein erfahrenes Team von biomedizinischen Experten und Fachärzten für Humangenetik.

Die NGS-Analytik löst zunehmend die klassische Stufendiagnostik für heterogene Erkrankungen („Gen für Gen“-Analyse) mittels Sanger-Sequenzierung ab, da sie folgende Vorteile bietet:

  • NGS ist deutlich kostengünstiger, schneller und qualitativ bei entsprechender Expertise der konventionellen Sanger-Sequenzierung deutlich überlegen (z.B. Deletions-/Duplikationsdetektion)
  • Einige Patienten weisen Mutationen in mehr als nur einem Krankheitsgen auf, was bislang bei konventioneller Sequenzierung einzelner Gene nicht auffiel (umfassendere Analyse).
  • Fehlinterpretationen können im Vergleich zur konventionellen Einzelgen-Analyse durch NGS vermieden werden.

Probenanforderung

Probenanforderung: 3-5 ml frisches EDTA-Blut, das gegenüber DNA bevorzugt einzusenden ist*

*in-house DNA-Extraktionsmethoden gewährleisten die für diese Untersuchung notwendige vergleichbare DNA-Qualität

Anforderungsschein: Molekulargenetische Diagnostik

schließen

Literatur

Tobias Eisenberger, Christian Decker, Milan Hiersche, Ruben C. Hamann, Eva Decker, Steffen Neuber, Valeska Frank, Hanno J. Bolz, Henry Fehrenbach, Lars Pape, Burkhard Toenshoff, Christoph Mache, Kay Latta, Carsten Bergmann. An efficient and comprehensive strategy for genetic diagnostics of polycystic kidney disease. PLoS One. 2015 Feb 3;10(2):e0116680

Beck BB, Phillips JB, Bartram MP, Wegner J, Thoenes M, Pannes A, Sampson J, Heller R, Göbel H, Koerber F, Neugebauer A, Hedergott A, Nürnberg G, Nürnberg P, Thiele H, Altmüller, J, Toliat MR, Staubach S, Boycott KM, Valente EM, Janecke, AR, Eisenberger T, Bergmann C, Tebbe L, Wang Y, Wu Y, Fry AM, Westerfield M, Wolfrum U, Bolz HJ. Mutation of POC1B in a severe syndromic retinal ciliopathy. Hum. Mutat. 2014 Oct; 35(10):1153-62.

Khan AO, Bergmann C, Eisenberger T, Bolz HJ. A TULP1 founder mutation, p.Gln301*, underlies a recognisable congenital rod-cone dystrophy phenotype on the Arabian Peninsula. Br J Ophthalmol. 2014 Oct 23. pii: bjophthalmol-2014-305836.

Fehrenbach H, Decker C, Eisenberger T, Frank V, Hampel T, Walden U, Amann K, Krüger-Stollfuß I, Bolz HJ, Häffner K, Pohl M, Bergmann C. Mutations in WDR19 encoding the intraflagellar transport component IFT144 cause a broad spectrum of ciliopathies. Pediatr Nephrol. 2014 Aug;29(8):1451-6.

Huppke P, Wegener E, Böhrer-Rabel H, Bolz HJ, Zoll B, Gärtner J, Bergmann C. Tectonic gene mutations in patients with Joubert syndrome. Eur J Hum Genet 2014 Aug 13. doi: 10.1038/ejhg.2014.160.

Eisenberger T, Di Donato N, Baig SM, Neuhaus C, Beyer A, Decker E, Mürbe D, Decker C, Bergmann C, Bolz HJ. Targeted and genomewide NGS data disqualify mutations in MYO1A, the „DFNA48 gene“, as a cause of deafness. Hum. Mutat. 2014 May; 35(5):565-70.

Frank V, Habbig S, Bartram MP, Eisenberger T, Veenstra-Knol HE, Decker C, Boorsma RAC, Goebel H, Nürnberg G, Griessmann A, Franke M, Borgal L, Kholi P, Völker LA, Dötsch J, Nürnberg P, Benzing T, Bolz HJ, Johnson C, Gerkes EH, Schermer B, Bergmann C. Mutations in NEK8 link multiple organ dysplasia with altered Hippo signalling and increased c-MYC expression. Hum Mol Genet 22:2177-85, 2013.

Eisenberger T, Neuhaus C, Khan AO, Decker C, Preising MN, Friedburg C, Bieg A, Gliem M, Issa PC, Holz FG, Baig SM, Hellenbroich Y, Galvez A, Platzer K, Wollnik B, Laddach N, Ghaffari SR, Rafati M, Botzenhart E, Tinschert S, Boerger D, Bohring A, Schreml J, Koertge-Jung S, Schell-Apacik C, Bakur K, Al-Aama JY, Neuhann T, Herkenrath P, Nuernberg G, Nuernberg P, Davis JS, Gal A, Bergmann C, Lorenz B, Bolz HJ. Increasing the Yield in Targeted Next-Generation Sequencing by Implicating CNV Analysis, Non-Coding Exons and the Overall Variant Load: The Example of Retinal Dystrophies. PLoS ONE. 2013; 8(11): e78496.

Hoff S, Halbritter J, Epting D, Frank V, Nguyen TM, van Reeuwijk J, Boehlke C, Schell C, Yasunaga T, Helmstädter M, Mergen M, Filhol E, Boldt K, Horn N, Ueffing M, Otto EA, Eisenberger T, Elting MW, van Wijk JA, Bockenhauer D, Sebire NJ, Rittig S, Vyberg M, Ring T, Pohl M, Pape L, Neuhaus TJ, Elshakhs NA, Koon SJ, Harris PC, Grahammer F, Huber TB, Kuehn EW, Kramer-Zucker A, Bolz HJ, Roepman R, Saunier S, Walz G, Hildebrandt F, Bergmann C, Lienkamp SS. ANKS6 is a central component of a nephronophthisis module linking NEK8 to INVS and NPHP3. Nat Genet. 2013; 45(8):951-6.

Schmidts M, Frank V, Eisenberger T, Al Turki S, Bizet AA, Antony D, Rix S, Decker C, Bachmann N, Bald M, Vinke T, Toenshoff B, Di Donato N, Neuhann T, Hartley JL, Maher ER, Bogdanović R, Peco-Antić A, Mache C, Hurles ME, Joksić I, Guć-Šćekić M, Dobricic J, Brankovic-Magic M, Bolz HJ, Pazour GJ, Beales PL, Scambler PJ, Saunier S, Mitchison HM, Bergmann C. Combined NGS approaches identify mutations in the intraflagellar transport gene IFT140 in skeletal ciliopathies with early progressive kidney Disease. Hum Mutat. 2013; 34(5):714-24.

Metzker ML. Sequencing technologies – the next generation. Nat Rev Genet. 2010; 11(1):31-46.

Voelkerding KV, Dames SA, Durtschi JD. Next-Generation Sequencing: From Basic Research to Diagnostics. Clin Chem. 2009; 55(4):641-58.

schließen

a member of SONIC HEALTHCARE

Wir verwenden Cookies, um Ihnen den bestmöglichen Service zu gewährleisten. Wenn Sie unsere Seite weiter nutzen, akzeptieren Sie unsere Cookie-Richtlinie.