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DNA-Sequenzanalyse (Sanger-Sequenzierung)

Die Suche und der Nachweis unbekannter Mutationen erfordert aufwändigere Verfahren. Der Goldstandard ist die direkte DNA-Sequenzanalyse der einzelnen kodierenden Abschnitte (Exons) eines definierten Gens sowie deren angrenzende Regionen nach Amplifikation durch PCR. In der Sequenzierungsreaktion werden neben der DNA-Polymerase und dem Nukleotid-Mix zusätzlich fluoreszenzmarkierte Stopnukleotide (Dideoxy-Nukleotide) eingesetzt, beideren Einbau es zu einem Abbruch der Reaktion an dieser Stelle kommt. Hierdurch entstehen fluoreszenzmarkierte Sequenzfragmente unterschiedlicher Länge, die sich auf einem Polyacrylamidgel der Größe nach auftrennen und mittels Laserlichtanregung darstellen lassen. Für die Entwicklung dieses Verfahrens wurde Fred Sanger mit seinem 2. Nobelpreis ausgezeichnet.

 

 

Editierte Rohdaten einer DNA-Sequenzanalyse. Jeder der vier farbigen Peaks steht für ein Nukleotid der DNA: A (Adenin), C (Cytosin), G (Guanin), T (Thymin). Durch einen heterozygoten Nukleotidaustausch von Cytosin nach Adenin in der DNA wird auf Aminosäureebene Leucin (L) duch Methionin (M) ersetzt.

Durch die richtige Mischung von Nukleotid-Mix und Stopnukleotiden wird erreicht, dass die Reaktion „zufällig“ zum Stehen kommt und letztlich alle theoretisch möglichen Sequenzfragmente dargestellt werden. Da die Stopnukleotide mit 4 unterschiedlichen Fluoreszenzfarbstoffen markiert sind, kann man bei der Auswertung die einzelnen Basen unterscheiden und die Abfolge anhand der Größe der Fragmente bestimmen. Das Auslesen der Rohdaten erfolgt mit Hilfe einer speziellen Software, die Feinauswertung (Editierung) durch einen erfahrenen Mitarbeiter am Computermonitor. Die DNA-Sequenzanalyse wird in der Routine zur Mutationssuche und zum Nachweis bekannter Mutationen bei monogenen Erkrankungen eingesetzt. Inzwischen kommen auch in der Routinediagnostik mehrkanalige Kapillarelektrophoresegeräte zum Einsatz, die bis vor kurzem nur in der Genomforschung Verwendung fanden. Diese Geräte liefern wesentlich bessere Daten als die Geräte, welche klassische Polyacrylamid-Gele verwenden. Eine Verwechslung von Proben beim “Lane Tracking” ist heute praktisch ausgeschlossen.

Zu den wichtigsten Vorteilen der direkten DNA-Sequzenzanalyse gegenüber Screening-Verfahren gehören die Vergleichbarkeit der Daten, die auf einer weitgehend standardisierten Methode beruhen, die Robustheit und Reproduzierbarkeit der Methode, die Sicherstellung der Qualität durch internationale Ringversuche und die vergleichsweise einfache Durchführbarkeit ohne aufwändige Optimierungsschritte. 

 

 
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 aktualisiert am:  15.02.12