Medizin
Genomanalysen sind keine Seltenheit mehr – manchmal retten sie Leben

Genomanalysen einzelner Patienten gehören noch nicht zur medizinischen Routinediagnostik. Hilfreich sind sie oft schon heute, manchmal retten sie gar Leben.

Juliette Irmer
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Bei selten auftretenden Krankheiten und Störungen lohnt es sich, die codierenden Teile unseres Genoms, des Exoms, genauer zu untersuchen.

Bei selten auftretenden Krankheiten und Störungen lohnt es sich, die codierenden Teile unseres Genoms, des Exoms, genauer zu untersuchen.

Getty Images/iStockphoto

Mit 11 Jahren entwickelte Alexis Berry, heute 17 Jahre alt, einen derart starken Husten, dass sie sich immer wieder übergeben musste und kaum noch atmen konnte. Seit ihrer Geburt litten das Mädchen wie auch ihr Zwillingsbruder an Bewegungsstörungen und Atemproblemen. Beide hatten unzählige Arztbesuche hinter sich. Was ihnen genau fehlte, wusste niemand. 2010 brachte eine Genomanalyse die lang ersehnte Diagnose: Aufgrund einer Genveränderung fehlt den Zwillingen ein Enzym, das bei der Bildung der Neurotransmitter Dopamin und Serotonin eine Rolle spielt. Seit sie diese täglich einnehmen, führen sie ein normales Leben und treiben Sport.

Vor sieben Jahren waren Genomanalysen zu Diagnosezwecken noch recht exotisch. Heute setzen Ärzte verschiedene Subtypen ein: Bei der Exom-Sequenzierung etwa erforscht man alle rund 23 000 Gene des Menschen. Die Methode kommt zunehmend bei Krebs und bei seltenen Erkrankungen, wie die der Berry-Zwillinge, zum Einsatz. «Zeigt ein Kind oder auch ein Erwachsener Symptome, die auf eine genetische Ursache hindeuten, aber nicht genau klar ist, welches Gen die Ursache ist oder mehrere oder viele Gene als Ursache infrage kommen, setzen wir die Methode ein», sagt Anita Rauch, Direktorin für Medizinische Genetik an der Universität Zürich.

Über 7000 verschiedene Krankheiten sind als selten eingestuft. Häufig sind Betroffene von Geburt an beeinträchtigt. Manchmal leiden nur eine Handvoll Menschen weltweit an der gleichen Erkrankung, was dazu führt, dass die Betroffenen oft viele zermürbende Jahre brauchen, bis sie erfahren, woran sie tatsächlich leiden – wenn sie es denn je herausfinden. Eine Exom-Sequenzierung kann Klarheit bringen, denn in 80 Prozent der Fälle ist ein einzelnes Gen verändert.

Billiger und schneller

Für die Untersuchung reicht eine Blutprobe aus: Genetiker extrahieren das Erbgut, reichern die gewünschten Abschnitte an und entschlüsseln die genetische Information. Sie nutzen dazu das Next-Generation-Sequencing, ein Hochdurchsatzverfahren, mit dem man Genome heute in Tagen statt in Jahren entschlüsselt, und das zu einem Bruchteil der Kosten: Rund 1000 Euro kostet eine Exom-Sequenzierung heute zuzüglich Personalkosten. Zum Vergleich: Die vollständige Sequenzierung des ersten menschlichen Genoms – 2003 veröffentlicht – verschlang drei Milliarden Euro und dauerte 13 Jahre. «Die Fortschritte der vergangenen zehn Jahre waren nicht vorstellbar», bringt es Olaf Riess, Präsident der Europäischen Gesellschaft für Humangenetik, auf den Punkt.

Die anschliessende Analyse der etwa 23 000 Gene ist allerdings noch eine grosse Herausforderung: Humangenetiker vergleichen dazu die entschlüsselten DNA-Abschnitte mit den entsprechenden Abschnitten eines gesunden Referenzgenoms, um Veränderungen aufzuspüren. Das können vertauschte, eingefügte oder verschwundene DNA-Stücke sein. «Da jeder Mensch Hunderte von seltenen Genvarianten aufweist, ist die Interpretation der Exom-Daten nicht einfach und erfordert viel Erfahrung. Manchmal bleiben Varianten übrig, die nie zuvor in der wissenschaftlichen Literatur beschrieben wurden und von denen wir nicht wissen, ob sie krankheitsverursachend sind oder nicht», sagt Rauch.

Findet man die Ursache, gibt es jedoch nur selten eine Therapie. «Aber Therapie ist nicht alles», sagt Riess. Für Betroffene ist es oftmals schon eine enorme Erleichterung, die Ursache zu kennen und diese benennen zu können. Und wenn es sich um neu auftretende Mutationen handelt, nimmt es manchen Eltern die möglicherweise vorhandenen Schuldgefühle und erleichtert ihnen die Entscheidung für oder auch gegen ein weiteres Kind. «Mit einer Diagnose lässt sich eine Krankheit einfach besser managen als ohne», sagt Riess.

Allerdings beschert die Methode nicht allen Patienten eine Diagnose: Mehrere Studien zeigen eine Erfolgsrate von bis zu 31 Prozent – vorausgesetzt, dass die Exome von Vater, Mutter und Kind analysiert werden, was die Auswertung vereinfacht. Experten gehen allerdings davon aus, dass die Rate sich in Zukunft verbessern wird: «Pro Woche werden zehn neue Krankheitsgene entdeckt», sagt Riess.

Zielgerichtete Therapie

Bei Krebs stehen Therapieentscheidungen im Vordergrund. Dazu sequenziert man das Tumorgewebe und vergleicht es mit dem gesunden Gewebe des Patienten, um die krankheitsauslösenden Mutationen aufzuspüren. Kein Tumor gleicht dem anderen und Patienten sprechen – je nach zugrunde liegender Mutation – unterschiedlich auf Therapien an. «Eine zielgerichtete Therapie erspart dem Patienten unnötige Belastungen und dem Gesundheitssystem Kosten: Eine Exom-Sequenzierung ist günstiger als eine wirkungslose Chemotherapie oder Bestrahlung», sagt Bock, «jeder würde davon profitieren. Beispielsweise würde man nur Medikamente erhalten, die man auch verträgt.»

Bis Exom-Sequenzierungen so alltäglich werden wie eine Blutuntersuchung, dauert es noch. Weltweit müssen zunächst gültige Standards für die Auswertung festgelegt und Datenbanken aufgebaut werden. Dennoch ist Ernst Hafen vom Institut für molekulare Systembiologie der ETH Zürich, überzeugt: «Die Exom-Sequenzierung ist nur ein Zwischenschritt. Die Vorteile für die Gesundheit und die Prävention sind so gross, dass in wenigen Jahren Whole-Genome-Analysen, also die Sequenzierung des vollständigen Genoms, Standard sein werden.»

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