Neue Methoden in der Genetik - Ruhr-Universität Bochum · PD Dr. med. Wolfram Klein...

PD Dr. med. Wolfram Klein

Neue Methoden in der Genetik

PD Dr. W. Klein

PD Dr. med. Wolfram Klein

Down-Syndrom

O

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Cri-du-chat-Syndrom

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Cri-du-chat-Syndrom

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Kleine Deletionen

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Auflösung des Lichtmikroskops ?

C.a. 5Mb

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Prader-Willi-

Syndrom:

Muskuläre Hypotonie und Trinkschwäche im Säuglingsalter, Eßlust, Adipositas,

Kleinwuchs, Hypogenitalismus, mentale Retardierung, diskrete akrofaziale

Dysmorphie

Angelman-

Syndrom

Ataxie, Lachanfälle, Anfallsleiden, fehlende Sprachentwicklung, stark

ausgeprägte mentale Retardierung

Williams-Beuren-

Syndrom:

Elfen- oder Faungesicht mit betonter Stirn, Hypertelorismus, vollen, hängenden

Wangen, kurzer Nase, langem Philtrum, wulstigen Lippen, oft Strabismus und

Irisdysplasie

DiGeorge-

Syndrom:

Hypoparathyreoidismus, Thymusaplasie, Herzfehler, Aortenbogenanomalien,

faziale Dysmorphie, Gaumenspalte, Lernschwierigkeiten

Mikrodeletionssyndrome

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C T C A G T A A T C C A

A T T G T T A A C G

A T T G T T A A C G

Chromosomale DNA (auf Objektträger)

Sonde

FISH (Fluoreszenz in situ-Hybridisierung)

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Normalbefund

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Nur gezielte Untersuchung bei entsprechender Verdachtsdiagnose

DiGeorge-Syndrom

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Fallbeispiel

• 9 Jahre alt

• V.a. syndromale Erkrankung bei allgemeiner Entwicklungsverzögerung (spricht etwas, läuft)

• Herzfehlbildungen (VSD; ASD)

• Nierenbeckenerweiterung rechts

• Lidspalte schräg

• Breiter Nasenrücken, flaches Gesicht

• Muskuläre Hypotonie

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C T C A G T A A T

A T T G T T A A C G

A T T G T T A A C G

Sonden DNA (auf Träger)

Chromosomale DNA

C

C

C A

A

Microarray-Analyse

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Anordnung einer Vielzahl von Sonden auf einem Träger

Microarray bzw. CHIP

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SNP-Array

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SNP-Array

Kontrollmatrix (virtuell) Hybridisierungsmuster

des Patienten

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Auswertung

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Auswertung

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Mutation oder Variante?

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Auswertung

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Datenbankrecherchen

Syndrome Description

Clinical: The syndrome is very variable, but common features

include: low birthweight (0.4th-9th centile), neonatal hypotonia,

poor feeding in infancy (often requiring naso-gastric feeding for a

period) and oromotor dyspraxia together with moderate

developmental delay/learning disability but friendly/amiable

behaviour. Other clincially important features include epilepsy,

heart defects (ASD, VSD) and kidney/urological anomalies.

Silvery depigmentation of strands of hair have been noted in

several patients. With age there is an apparent coarsening of

facial features.

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Auffälliger pränataler Ultraschall

Chromosomenanalyse unauffällig und was dann ?

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Abrechnung

• Nur nach konventioneller Chromosomenanalyse

• Nur postnatal, pränatal nicht abrechenbar – evtl. nach Antragstellung

– oder als Selbstzahlerleistung

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Sanger-Sequenzierung

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Sanger-Sequenzierung

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Sanger-Sequenzierung

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Mutationsnachweis

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Anwendung

• Gezielte Analyse einzelner Gene je nach

klinischer Verdachtsdiagnose

• Kosten abhängig von Anzahl und Größe

der untersuchten Gene

• Oft Stufendiagnostik (eine Gen nach dem

nächsten) → lange Untersuchungsdauer

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Ein Krankheitsbild → viele Gene

• Dilatative Kardiomyopathie • (ABCC9, ACTC1, ACTN2, BAG3, CSRP3, DES, DMD, DSG2, EYA4, FKTN, GATAD1, LDB3,

LMNA, MYBPC3, MYH6, MYH7, NEXN, PLN, PSEN1, PSEN2, RBM20, SCN5A, SDHA, SGCD,

TCAP, TMPO, TNNC1, TNNI3, TNNT2, TPM1, TTN, VCL)

• Retinitis pigmentosa (dominant) (BEST1, CA4, CRX, FSCN2, GUCA1B, IMPDH1, KLHL7, NR2E3, NRL, PRPF3, PRPF31,

PRPF4, PRPF6, PRPF8, PRPH2, RDH12, RGR, RHO, ROM1, RP1, RP2, RP9, RPE65, RPGR,

SEMA4A, SNRNP200, TOPORS)

• Idiopathische Epilepsie (ALDH7A1, AMACR, CACNA1A, CACNA1H, CACNB4, CASR, CHRNA2, CHRNA4, CHRNB2,

CLCN2, CNTN2, CPA6, DEPDC5, EFHC1, GABRA1, GABRB3, GABRD, GABRG2, GRIN2A,

KCNA1, KCNMA1, KCNQ2, KCNQ3, KCNT1, LGI1, ME2, IPA2, PRRT2, RBFOX1, RBFOX3,

SCN1A, SCN1B, SCN2A, SCN8A, SCN9A, SLC1A3, SLC2A1, STX1B, TBC1D24, UBR5)

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NGS (Next Generation

Sequencing)

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Gesamtgenomanalysen

Gesamtexomanalysen • 6 000 000 000 Basenpaare

• 1,6 Mio SNPs (Single Nuclotide Polymorphism)

• 80 unklare Varianten

Gesucht:

• Evtl. eine (bzw. 2)

krankheitsverursachende Mutationen

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Ein Krankheitsbild → viele Gene

• Dilatative Kardiomyopathie • (ABCC9, ACTC1, ACTN2, BAG3, CSRP3, DES, DMD, DSG2, EYA4, FKTN, GATAD1, LDB3,

LMNA, MYBPC3, MYH6, MYH7, NEXN, PLN, PSEN1, PSEN2, RBM20, SCN5A, SDHA, SGCD,

TCAP, TMPO, TNNC1, TNNI3, TNNT2, TPM1, TTN, VCL)

• Retinitis pigmentosa (dominant) (BEST1, CA4, CRX, FSCN2, GUCA1B, IMPDH1, KLHL7, NR2E3, NRL, PRPF3, PRPF31,

PRPF4, PRPF6, PRPF8, PRPH2, RDH12, RGR, RHO, ROM1, RP1, RP2, RP9, RPE65, RPGR,

SEMA4A, SNRNP200, TOPORS)

• Idiopathische Epilepsie (ALDH7A1, AMACR, CACNA1A, CACNA1H, CACNB4, CASR, CHRNA2, CHRNA4, CHRNB2,

CLCN2, CNTN2, CPA6, DEPDC5, EFHC1, GABRA1, GABRB3, GABRD, GABRG2, GRIN2A,

KCNA1, KCNMA1, KCNQ2, KCNQ3, KCNT1, LGI1, ME2, IPA2, PRRT2, RBFOX1, RBFOX3,

SCN1A, SCN1B, SCN2A, SCN8A, SCN9A, SLC1A3, SLC2A1, STX1B, TBC1D24, UBR5)

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Datenbankrecherchen

rs16942 SNP

.

Original source

Variants (including SNPs and indels) imported from dbSNP (mapped

to GRCh38) (release 138) | [View in dbSNP]

Alleles

T/C | Ancestral: C | Ambiguity code: Y | MAF: 0.32 (C)

Location

Chromosome 17:43091983 (forward strand) | View in location tab

Co-located

with COSMIC COSM3755561 (T/C), COSM148277 (T/C)

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Interpretation von

Sequenzabweichungen

• Art der Mutation

– Nonsens (Stop-Codon; Frameshift)

– Missensmutation (Aminosäureaustausch)

– Stiller Austausch

• Cave Splicemutation

• Datenbankrecherchen

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Segregationsanalyse

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Abrechnung

• Zunächst Sequenzierung von 25 kB kodierende Sequenz

• Alles weitere Genehmigungspflichtig !

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Bestimmung fetaler DNA

cffDNA (cell free fetal DNA)

- ca.10% der gesamten freien

DNA im mütterlichen Blut

- kurze Halbwertszeit

- Nachweis der häufigsten

Aneuploidien

- falsch positiver Ergebnisse

möglich

- gilt als Test; nicht als

Diagnostik

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Medikamenteneinnahme

während der Schwangerschaft

PD Dr. W. Klein

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Contergan

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Contergan

unter dem Handelsnamen Contergan am 1. Oktober 1957 als Schlaf- und

Beruhigungsmittel in den Handel gebracht

Als besonderer Vorzug wurde die nicht-toxische Wirkung des Schlafmittels

gepriesen

Im Jahre 1960 wurde erstmals über eine auffallend häufige Korrelation

zwischen fehlgebildeten inneren Organen und fehlgebildeten Gliedmaßen bei

Neugeborenen berichtet.

Die Zusammenhänge zwischen der Einnahme des Medikaments "Contergan"

in der Frühschwangerschaft und charakteristischen Fehlbildungen bei

Neugeborenen wurden 1961 nachgewiesen.

Im November 1961 wurde das Präparat von der Firma Grünenthal vom Markt

genommen.

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„Bilanz“

Durch die Einnahme von Contergan in einem frühen

Stadium der Schwangerschaft kam es in den Jahren

1958 bis 1961 weltweit zu geschätzten 5,000 bis

10.000 Geburten mit schwerwiegenden Fehlbildungen,

davon allein 4,000 in Deutschland.

c.a. die Hälfte der exponierten Kinder zeigten keine

Fehlbildungen

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Die teratogene Wirkung eines Medikaments

hängt ab von:

Der verabreichten Dosis

Dem Entwicklungsstadium (Schwangerschaftswoche)

des Embryos / Feten während der Einnahme

Dem Genotyp der Mutter / des Kinds

Unterschiedlicher Arzneimittelmetabolismus

Unterschiedlicher Übertritt in die Plazenta

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Schwangerschaftsalter

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„Konsequenzen“ für Arzneimittel

Neue Wirkstoffe werden vor Ihrer Zulassung auf

Teratogenität getestet (z.B. Tierversuche)

Nach der Zulassung werden Verläufe von Schwanger-

schaften dokumentiert

Erfahrungen mit einzelnen Wirkstoffen sind sehr unter-

schiedlich

Der Warnhinweis „während der Schwangerschaft

kontra-indiziert“ bedeutet nicht, dass das Medikament

teratogen ist!

Eingruppierung in der Roten Liste

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Gibt es unbedenkliche Arzneimittel ?

Auf die Einnahme von Medikamenten sollte

während der Schwangerschaft (wenn möglich)

verzichtet werden

Die meisten Einnahmen von Medikamenten

während der Schwangerschaft führen nicht zu

einer Schädigung des Kinds

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Behandlung mit Antiepileptika

• Fehlbildungsrate um den Faktor 3-4 erhöht (unter 10%) – Gesichtsdysmorphien

– Wachstumsretardierung

– Herzfehlbildungen

• Bei einigen Antiepileptika erhöhte Rate von Spina bifida

• Kombinationstherapie potenziert Fehlbildungsrate

• Fehlbildungen auch durch die Grunderkrankung bedingt

• Absetzen der Therapie bzw. Umstellung kann zu Anfällen führen (Gefahr für Mutter und Kind)

• Oft langfristige Therapie erforderlich

• Fehlbildungsrate scheint von der Bildung bzw. Abbau von Metaboliten (Epoxiden) abhängig zu sein

PD Dr. med. Wolfram Klein

Warum werden Medikamente in der

Schwangerschaft eingenommen?

Die Schwangerschaft war noch nicht bekannt

Es liegt eine schwerwiegende Erkrankung der Mutter vor

(z.B. Epilepsie, schwere Infektion, Bluthochdruck etc.)

Unbehandelte Erkrankungen können auch schädlich für

das Kind sein (z.B. Diabetes mellitus)

PD Dr. med. Wolfram Klein

Grundsätze bei der Verordnung

von Medikamenten

• Wenn noch keine Schwangerschaft besteht

– Bei Verordnung nach einer Schwangerschaft fragen

– Auf Teratogenität aufmerksam machen (nicht nur

Frauen)

– auf hinreichende Empfängnisverhütung hinweisen

PD Dr. med. Wolfram Klein

Grundsätze bei der Verordnung

von Medikamenten

Bei bestehender bzw. geplanter Schwangerschaft

• Möglichst niedrige Dosis (evtl. Blutspiegelbestimmung)

• Möglichst wenig Wirkstoffe (Monotherapie), falls möglich entsprechende Umstellung

• Auf Präparate, für die umfangreiche Erfahrungen vorliegen, zurückgreifen

• Ggf. Rücksprache mit einer Beratungsstelle (z.B. Beratungszentrum für Embryonaltoxikologie Berlin) nehmen

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Beratungsstellen

https://www.embryotox.de/wirkstoffe-auswahl.html

Benötigte Informationen:

• Welche Arzneimittel?

• Grund der Einnahme?

• Welche Dosis (Tagesdosis; Dauer der Einnahme)?

• In welchen Schwangerschaftswochen?

• Weitere Teratogene (Alkohol; Nikotin)?

Schwangerschaften werden nach verfolgt

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Pränatale Diagnostik

Amniozentese: Chromosmenanalyse nicht indiziert

evtl. AFP- bzw. ACHE-Bestimmung

Hochauflösende Ultraschalluntersuchung