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Genomanalytik

 

Völlig neue Bereiche in Wissenschaft und Forschung konnten durch die Entwicklung der „Next-Generation Sequencing“ (NGS) - Technologie erschlossen werden. In der molekularen Diagnostik unseres Institutes kommt in NGS in verschiedenen Bereichen zum Einsatz. Zum einen werden Sequenzierung des kompletten Bakteriengenoms (whole genome sequencing) von Stämmen durchgeführt, die aus Patienten- oder Umweltproben isoliert wurden und spezielle Pathogenitäts- oder Resistenzmerkmale aufweisen. Dies ermöglicht verschiedene Bakterienstämme miteinander zu vergleichen und die phylogenetische Beziehung der Stämme zu bestimmen. Dies ist von besonderer Bedeutung, um Übertragung zwischen Patienten oder aber die Ausbreitung von besonders pathogenen Bakterienklonen frühzeitig zu detektieren und zeitnah effiziente krankenhaushygienische Maßnahmen ergreifen zu können.

 

Darüber hinaus kann NGS auch direkt aus Patientenproben durchgeführt werden. Bei der sogenannten Metagenom Sequenzierung wird der komplette DNA Gehalt einer Probe (beispielsweise aus Liquor oder einer Gewebeprobe) sequenziert. Eine bioinformatische Analyse der Sequenzen ermöglicht es anschließend, potentiell in der Probe vorhandene Pathogene zu identifizieren. Ein großer Vorteil dieser Methodik im Gegensatz zur herkömmlichen, spezifischen PCR-basierten Diagnostik liegt darin, dass keinerlei Einschränkung des Nachweisspektrums der Pathogen vorliegt. Das parallele Erzeugen und Auswerten von mehreren Millionen von DNA-Sequenzen während eines NGS-Laufs erlaubt außerdem die Analyse von Proben, die mit normaler Bakterienflora kontaminiert sind, was bei einer universellen 16S-basierten Bakterien-PCR nicht möglich ist. Nachteile der Methode spiegeln sich einerseits in einem hohen Zeit- und Kostenaufwand wider, zum anderen im Problem von DNA-Kontaminationen in NGS-Reagenzien. Derzeit gibt es noch kein standardisiertes Vorgehen zur Durchführung und Auswertung von Metagenom-Sequenzierung in der mikrobiologischen Diagnostik, wobei viele Studien weltweit zur Bestimmung der Wertigkeit der Methode laufen. Eine Evaluation und Etablierung von Metagenom-Sequenzierung in die Patientendiagnostik wird derzeit durchgeführt. Bekannte Beispiele aus der Literatur für den erfolgreichen Einsatz der Methode sind unter anderem die Diagnose eine Neuroleptospirose (Wilson et al. N Engl J Med. 2014) oder die Beschreibung eines neuen Bornavirus bei Bunthörnchenzüchtern, die an einer Enzephalitis verstorben waren (Hoffmann et al. N Engl J Med 2015).

 

Falls Sie einen Patienten mit unklarem Krankheitsbild und den dringendem Verdacht auf infektiöses Geschehen haben, können Sie uns gerne jederzeit kontaktieren, um den Einsatz von Metagenomics mit uns zu erörtern.






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