| Die Anzahl an seltenen monogenen Erkrankungen wird derzeit auf >5000 geschätzt, wobei bei der Hälfte der molekulare Mechanismus noch immer nicht bekannt ist. Der traditionelle Ansatz zur Identifizierung von Krankheitsgenen erfolgte bisher über die Auswahl von Genen aufgrund von Ähnlichkeiten mit vergleichbaren Krankheiten, der möglichen Relevanz für die Physiologie einer Krankheit oder durch Bestimmung der chromosomalen Position durch verschiedene Genkartierungsansätze.
Die Sanger-Sequenzierung bildet dabei den Abschluss dieser zweischrittigen Analyse. Aufgrund der Begrenzung bezüglich der Readlänge und des Probendurchsatzes ist die Sanger-Sequenzierung sehr aufwendig und kostspielig und so für eine Hochdurchsatzsequenzierung nicht geeignet.
Die Entwicklung von hocheffizienten Sequenziertechnologien erlaubt die Parallelisierung der Sequenzierreaktion und die Erhöhung der Gesamtzahl an Reads, welche zu einer massiven Reduktion der Sequenzierkosten führt. Seit der Einführung des Roche 454 GS FLX haben verschiedene Hersteller Plattformen auf den Markt gebracht, die für eine massive parallele Sequenzierung geeignet sind, deren zugrundeliegende Technologie auf unterschiedlichen Detektionsmechanismen basiert, die je nach Applikation verschiedene Vor-und Nachteile aufweisen.
Diesen als Second Generation Sequencing bezeichneten Technologien ist gemein, dass sie für die Detektion des Signals eine Amplifikation durch die Polymerasekettenreaktion benötigen, welche zu Basensequenzfehler und andern Bias führen können. Die Einführung von Third Generation Sequencing-Plattformen erlaubt die Sequenzierung einzelner DNA-Moleküle auf Basis unterschiedlicher zugrundeliegender Technologien unter Entstehung sehr langer Reads, wobei die Sequenzierung durch eine biologische, synthetische oder Hybridnanopore eine vielversprechende Alternative für die Zukunft darstellt. Mit der NGS-Technologie sind verschiedenste spezifische Appli- kationen zur Untersuchung von Genom, Transkriptom und Epigenom möglich, deren wahre Herausforderung die bioinformatische Analyse der großen Menge an produzierten Daten sein wird.
Gene Panels und Whole Exome Sequencing, für das es einige Strategien zur Genfindung gibt, haben sich als Standardmethode für die Identifizierung von Krankheitsgenen etabliert, werden aber in Zukunft vom Whole Genome Sequencing abgelöst werden, da hier keine Amplifikation durch die Polymerasekettenreaktion erforderlich ist und auch nicht-codierende Regionen untersucht werden können.
Die Herausforderung wird in Zukunft nicht mehr die Entdeckung sondern Interpretation von Varianten sein und für das Verständnis von Genotyp-Phänotyp-Korrelation wird es nötig sein, die Daten aus allen unterschiedlichen Disziplinen wie genetische Sequenzen, Expressionsprofile, Methylierungs- sowie Proteinmengendaten zu kombinieren und daraus globale Profile zu erstellen, welche in Form von Geninteraktionsnetzwerke auf Basis der Systembiologie neue Einblicke in zelluläre Mechanismen unter normalen und abnormalen Bedingungen, wie Krebs oder immunologische Störungen geben werden. |
