Sequenzierung der nächsten Generation (NGS)

Next-Generation-Sequencing (NGS) ist eine Methode, um die Reihenfolge der Buchstaben in DNA oder RNA, dem genetischen Material in unseren Zellen, herauszufinden. DNA und RNA bestehen aus vier verschiedenen Buchstaben: A, C, G und T für DNA und A, C, G und U für RNA. Die Reihenfolge dieser Buchstaben bestimmt, welche Merkmale eine Person hat, beispielsweise Augenfarbe, Blutgruppe oder Krankheitsrisiko.

NGS funktioniert, indem es die DNA oder RNA in viele kleine Stücke zerlegt und die Buchstaben auf jedem Stück liest. Anschließend setzt es die Teile mithilfe eines Computers wieder zusammen und vergleicht sie mit einer Referenzsequenz. Auf diese Weise kann es herausfinden, was an der DNA oder RNA einer bestimmten Probe anders ist.

NGS wird in der Pathologie zur Diagnose und Behandlung von Krankheiten eingesetzt, die durch Veränderungen in der DNA oder RNA verursacht werden. Einige Krebsarten werden beispielsweise durch Mutationen (kleine Veränderungen) oder Umlagerungen (große Veränderungen) in der DNA bestimmter Gene verursacht, die dazu führen, dass die Zellen außer Kontrolle geraten. Nach der Untersuchung einer Gewebeprobe unter dem Mikroskop kann ein Pathologe eine NGS durchführen, um die Diagnose einzugrenzen oder zu bestätigen. NGS wird häufig mit anderen Arten von Tests kombiniert, z Immunhistochemie (IHC), Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH), oder Durchflusszytometrie.

NGS kann auch zur Auswahl von Medikamenten verwendet werden, die auf die im Tumor festgestellten Veränderungen abzielen. Dies wird oft als Präzisionsmedizin bezeichnet, weil sie dabei hilft, dem richtigen Patienten zur richtigen Zeit die richtige Behandlung zu bieten. NGS kann auch dabei helfen, anhand der DNA oder RNA herauszufinden, wie eine Person auf Medikamente reagiert. Manche Menschen weisen beispielsweise Variationen in ihrer DNA auf, die dazu führen, dass sie Medikamente schneller oder langsamer verstoffwechseln als andere. Dies kann Einfluss darauf haben, wie gut die Medikamente wirken oder wie wahrscheinlich es ist, dass sie Nebenwirkungen verursachen. NGS kann dabei helfen, diese Abweichungen zu erkennen und die Dosis oder Art des Arzneimittels entsprechend anzupassen. Dies wird Pharmakogenetik oder Pharmakogenomik genannt, weil es hilft, die Arzneimitteltherapie basierend auf der genetischen Ausstattung der Person zu personalisieren.

Was sind einige der häufigsten genetischen Veränderungen, auf die durch Next-Generation-Sequenzierung getestet wird?

Mit NGS kann nach Tausenden von genetischen Veränderungen gesucht werden. Derzeit wird jedoch nur eine kleine Anzahl von Genen allgemein untersucht.

Zu den genetischen Veränderungen, die üblicherweise von NGS beurteilt werden, gehören:

• EGFR, KRAS, BRAF und PIK3CA: Dies sind Gene, die am Zellwachstum und der Zellteilung beteiligt sind und bei einigen Krebsarten mutiert oder verändert sein können. Das Testen dieser Gene kann dabei helfen, Art und Stadium des Krebses zu diagnostizieren und die Wahl der Behandlung zu erleichtern. Einige Medikamente können beispielsweise gegen Krebsarten wirken, die Mutationen in EGFR oder BRAF1 aufweisen.
• NTRK, ROS1 und ALK: Dabei handelt es sich um Gene, die Proteine ​​namens Tyrosinkinase-Rezeptoren kodieren, die auch am Zellwachstum und der Zellteilung beteiligt sind. Bei einigen Krebsarten kommt es zu Umlagerungen oder Fusionen dieser Gene mit anderen Genen, was dazu führen kann, dass die Zellen außer Kontrolle geraten. Das Testen dieser Gene kann dabei helfen, Krebsarten zu identifizieren, die mit Medikamenten behandelt werden können, die die Aktivität dieser Rezeptoren blockieren.
• CFTR, PAH, GALT und HBB: Dies sind Gene, die mit Erbkrankheiten verbunden sind, die verschiedene Organe oder Systeme im Körper betreffen. Das Testen dieser Gene kann bei der Diagnose oder dem Screening dieser Erkrankungen helfen und Informationen über das Risiko einer Übertragung dieser Erkrankungen auf Kinder liefern. Beispielsweise ist CFTR das Gen, das Mukoviszidose verursacht, eine Krankheit, die die Lunge und das Verdauungssystem betrifft; PAH ist das Gen, das Phenylketonurie verursacht, eine Krankheit, die den Stoffwechsel einer Aminosäure namens Phenylalanin beeinträchtigt. GALT ist das Gen, das Galaktosämie verursacht, eine Krankheit, die den Stoffwechsel eines Zuckers namens Galaktose beeinträchtigt. und HBB ist das Gen, das Sichelzellenanämie verursacht, eine Krankheit, die die Form und Funktion der roten Blutkörperchen beeinträchtigt.
• BRCA1 und BRCA2: Dies sind Gene, die an der DNA-Reparatur und dem Schutz vor Schäden beteiligt sind. Mutationen oder Veränderungen in diesen Genen können das Risiko erhöhen, an Brust-, Eierstock-, Prostata- oder Bauchspeicheldrüsenkrebs zu erkranken. Tests auf diese Gene können dazu beitragen, Menschen zu identifizieren, bei denen das Risiko, an diesen Krebsarten zu erkranken, höher ist, und bieten Möglichkeiten zur Prävention oder Früherkennung.
• EWSR1, FUS und SS18: Dies sind Gene, die Proteine ​​kodieren, die als Transkriptionsfaktoren bezeichnet werden und an der Regulierung der Genexpression beteiligt sind. Manche Sarkome Es kommt zu Fusionen oder Umlagerungen dieser Gene mit anderen Genen, die die Differenzierung und Entwicklung der Zellen beeinflussen können. Das Testen dieser Gene kann dabei helfen, die Art und den Subtyp des Sarkoms zu klassifizieren.
• PDGFRA, PDGFRB und KIT: Dies sind Gene, die Proteine ​​kodieren, die als Rezeptoren für aus Blutplättchen gewonnene Wachstumsfaktoren bezeichnet werden und auch am Zellwachstum und der Zellteilung beteiligt sind. Manche Sarkome Mutationen oder Verstärkungen dieser Gene aufweisen, die dazu führen können, dass die Zellen stärker auf Wachstumssignale reagieren. Das Testen dieser Gene kann dabei helfen, Sarkome zu identifizieren, die mit Medikamenten behandelt werden können, die diese Rezeptoren hemmen.