Pseudomonas-aeruginosa-Stämmen, be- richtet Dr. Lutz Wiehlmann von der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH). Der Chip, der in ein Standard- Mikroreaktionsgefäß fest integriert ist, wurde an der MHH in Kooperation mit dem Jenaer Unternehmen Clondiag entwickelt. In nur einem Arbeitstag können die Erreger, die zu den häufig- sten Hospitalkeimen gehören, und ihre Pathogenität genau bestimmt werden – (bisherige Dauer etwa 14 Tage). Das Verfahren, bei dem das Genom der Bakterien nach 13 typischen Einzel- strangmutationen (single nucleotide polymorphisms, SNPs) sowie nach Viru- lenzfaktoren untersucht wird, hat eine Genauigkeit von mehr als 99,9 Prozent.
Ein anderes Verfahren zum spezifi- schen und quantitativen Nachweis von Legionellen, bei dem ein elektrischer Biochip verwendet wird, hat die Firma Scanbec (Halle) entwickelt. Unter den 48 bekannten Legionellen-Spezies sind Legionellae pneumophilae die häufig- sten und gefährlichsten. Sie verursachten 80 bis 85 Prozent der etwa 10 000 jährlich in Deutschland gemeldeten Legionel- len-Infektionen, betonte Dr. Antje Brei- tenstein (Scanbec). Mit dem Test können die Erreger in Proben von Wasser oder aus Klimaanlagen nachgewiesen wer- den. Die 16S-rRNA-Moleküle der Le- gionellen werden markiert und auf den
Chip gegeben. Ein anschließender En- zym-Test ist spezifisch für gebundene Moleküle. Die Reaktion wird mithilfe ei- nes Silikonchips gemessen, der mit Mi- kroelektroden ausgestattet ist.
DNA-Mikro-Array
Mit dem Verfahren könnten die Erreger ohne vorherige Kultur in Proben mit et- wa 500 bis 1 000 Zellen in fünf Stunden sehr spezifisch nachgewiesen werden, berichtet Breitenstein. Ein Vorteil im Vergleich zu anderen DNA-Mikro-Ar- rays: Der Test fällt nur bei lebenden Er- regern positiv aus. Die Prognose des Biologen Bachmann: In drei bis vier Jah- ren wird es eine Vielzahl von Genchips geben, die in Routinelabors zum Nach- weis von Bakterien,Viren und Pilzen ge- nutzt werden. Möglicherweise können dann Speichel- oder Blutproben von Pa- tienten zum Erregernachweis auch di- rekt auf einen Biochip aufgetragen wer- den; dies würde die Dauer des Erreger- nachweises weiter verkürzen.
Genexpressionsanalytische Untersu- chungen werden intensiv in der Krebs- diagnostik vorangetrieben. „Noch befin- den wir uns im Stadium der Datensamm- lung“, sagte Hoheisel. Aber die Genex- pressions-Analyse biete die Perspekti- ven, Tumortypen exakt zu charakterisie-
ren, die Heilungschancen der Patienten viel besser abzuschätzen und die Wir- kung von Krebsmedikamenten auf mo- lekularer Ebene zu überprüfen.
Weit fortgeschritten sind Untersu- chungen an der Universität Ulm bei Pa- tienten mit Verdacht auf Pankreaskarzi- nom. Zur Unterscheidung zwischen gut- artigem und bösartigem Gewebe wird ein Chip mit 487 Genen, die bei der Ent- wicklung von Pankreaskrebs von Be- deutung sein könnten, verwendet. Die Auswertung der Signale konnte so weit verfeinert werden, dass anhand der Akti- vität von nur sechs Genen Pankreaskar- zinomzellen von entzündeten Zellen aus dem Pankreas exakt unterschieden wer- den können, berichtet Dr. Hans Kestler (Ulm).
Um die Suche nach molekularen Markern für Krebs zu beschleunigen, werden außer DNA-Chips auch Gewe- be-Mikroarrays verwendet. Mit ihrer Hilfe kann zum Beispiel die Genakti- vität in Zellschnitten von Tumorgewe- ben mit der von gesunden Geweben ver- glichen werden. Nicht nur aktivierte Ge- ne werden so erkannt, sondern auch die Zellen, in denen die Genaktivität erhöht ist. Prof. Guido Sauter (Universitätskli- nik Basel) ist zuversichtlich: Gewebe- Chips werden die Wege von der Grund- lagenforschung zu klinischen Anwen- dungen stark verkürzen. Roland Fath M E D I Z I N R E P O R T
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A1236 Deutsches ÄrzteblattJg. 101Heft 1830. April 2004
99,9 Prozent des Erbguts aller Men- schen seien identisch, berichtet Prof.
Panos Deloukas vom Sanger Institute in Hinxton/Großbritannien. Aber in den übrigen 0,1 Prozent Erbsubstanz zweier Testpersonen – das entspricht drei Millionen Basenpaaren – kann es Unterschiede bei den DNA-Sequen- zen geben. Darunter sind auch Muta- tionen, die zur Entwicklung von Er- krankungen mit genetischer Kompo- nente beitragen, etwa Diabetes, Asth- ma, Schlaganfall, Herzinfarkt, Krebs oder Alzheimer, und die Wirkung von Medikamenten beeinflussen. Geschätzt wird, dass es in der Weltbevölkerung
insgesamt etwa zehn bis 15 Millionen Variationen von einzelnen Basenpaa- ren (single nucleotide polymorphisms, SNPs) gibt, die mit einer Häufigkeit von mindestens einem Prozent auftre- ten. „Das ist eine geringe Zahl, weil die Menschheit relativ jung ist“, sagt Deloukas. Die meisten SNPs – sieben Millionen wurden schon identifiziert – bleiben für den Menschen folgenlos;
aber einige verursachen Erkrankun- gen oder verändern Stoffwechselwege.
Das Ziel der Wissenschaftler ist es, die- se Mutationen ausfindig zu machen.
Die Voraussetzungen dafür soll das seit Oktober 2002 laufende interna-
tionale Projekt „HapMap“ (Haplotyp- Karte) liefern. In zehn Zentren in Kana- da, China, Japan, Großbritannien und in den USA wird das Genom von 270 Menschen durchforstet, um die häufig- sten Muster genetischer Variationen zu finden. Die Forscher konzentrieren sich dabei auf Gen-Gruppen, die als „feste“
Blöcke in der Erbsubstanz meistens ge- meinsam vererbt werden (Haplotyp).
Die Erbgut-Proben der Studienteilneh- mer aus USA/Europa, Afrika, Japan und China gelten als repräsentativ für die Weltbevölkerung. Bereits 2005 soll die Karte für die häufigsten Haplotypen der Menschheit und ihre Variationen fertig gestellt sein. Dann kann gezielt nach Mutationen gefahndet werden, die für Erkrankungen spezifisch zu sein scheinen. Genchips werden dabei un-
verzichtbar sein. RF
