Gendiagnostik und Eingriffe beim Menschen

Gendiagnostik und Eingriffe beim Menschen

Molekulargenetische Untersuchungen

Die Methoden der DNA- Diagnostik bzw. Gendiagnostik fallen in Bereich der molekulargenetischen Untersuchungen. Ihr Ziel ist es, Veränderungen der Erbsubstanz auszuschließen oder festzustellen. Diese Untersuchungen erfolgen immer gezielt im Hinblick auf die Erbanlagen des Patienten. Die molekulargenetische Diagnostik (Gendiagnostik) ist heute das Hauptanwendungsgebiet der Gentechnologie am Menschen. Möglich geworden ist dies durch die fortschreitende Aufschlüsselung der gesamten menschlichen Erbinformation.

Anwendungsmöglichkeiten:

Man erhofft sich damit einen Zugang zum Verständnis des Krankheitsgeschehens auf molekularer Ebene und letztendlich neue Möglichkeiten zur Behandlung genetisch bedingter Erkrankungen.

Die wichtigsten Anwendungsbereiche liegen auf folgenden Gebieten:

- Krebsvorsorge
- Transplantationsanalysen zur Vermeidung oder Verringerung von Abstoßreaktionen
- Nachweis von Erbkrankheiten
- Untersuchung bestimmter Chromosomenbereiche
- Lokalisation, Isolierung und Sequenzanalyse von normalen Allel und seine Mutation

Gendiagnostik kann in zwei verschieden Stadien durchgeführt werden.

1. Prädikative (präsymptomatische) molekulargenetische Diagnostik

Darunter wird die Diagnose mittels molekulargenetischer Methoden verstanden, die eine Vorhersage lange vor dem Ausbruch einer Krankheit ermöglichen. Grundsätzlich lassen sich zwei verschiedene Vorgehensweisen unterscheiden:

- Direkte Gendiagnostik: Es wird die krankheitsverursachende Veränderung ( Mutation im Genbestand) direkt nachgewiesen bzw. ausgeschlossen. Sie weist eine unveränderliche Eigenschaft des Individuums nach.

Für die Gendiagnostik wird die Erbsubstanz (DNA) aus einer Blutprobe oder einer Fibroblastenkultur (das sind gezüchtete Zellen der oberen Hautschicht) eines Patienten isoliert. Diese wird nach Veränderung in dem Gen, das für die Erkrankung verantwortlich ist, durchsucht. Die Untersuchung ist nicht einfach und dauert meist mehrere Monate.

Die DNA einer Person wird durch Restriktionsenzyme in unterschiedlich lange DNA- Fragmente spalten. Die Fragmente werden Elektrophorese getrennt . Zur Identifizierung benötigt man eine markierte DNA- Sonde, die zu einem großen Stück der DNA komplementär ist, die sich an alle entsprechenden Fragmente bindet und sie sichtbar macht.

Da kein Mensch außer Zwillinge DNA mit identischer Basenfolge besitzen, ist das DNA- Fragmentlängen- Bandmuster ein unverwechselbarer genetischer Fingerabdruck.

_ Identifizierung von Leichen u. Straftaten

- Indirekte Gendiagnostik: Man bedient sich sog. Marker in der Nähe des mutierten Gens. Die Marker sind markierte DNA- Sonden, die ganz nahe an das Kankheitsgen de selben Chromosoms gekoppelt Merkmale sind, deren Informationsgehalt Aussagen über die Vererbung des benachbarten Gens erlaubt. Es ist eine informative Familiensituation und Untersuchungen von erkrankten und gesunden Angehörigen nötig.

( ein Austausch zwischen Gen und Marker- Sequenz findet hier praktisch nie statt)

Die Gendiagnostik ermöglicht es, Patienten in frühen Stadien eine zweifelsfreie Diagnose zukommen zu lassen.

2. Vorgeburtliche (pränatale) molekulargenetische Diagnostik:

Unter vorgeburtlicher (pränataler) Diagnostik versteht man Untersuchungen, mit Hilfe derer gewisse genetisch bedingte Krankheiten beim ungeborenen Kind gezielt nachgewiesen bzw. ausgeschlossen werden können. Die vorgeburtliche Untersuchung ist somit auf eine spezifische Fragestellung ausgerichtet und gibt keine Garantie für ein gesundes Kind.

Wann wird eine pränatale Untersuchung angewendet?

Die Untersuchung bezieht sich nur auf eine bestimmte genetische Erkrankung. Der weitaus häufigste Grund ist ein erhöhtes Risiko der Schwangeren, etwa bedingt durch:

- erhöhtes Alter der Schwangeren (älter als 35)
- Schwangere und/oder ihr Partner Träger einer bekannten Veränderung im Erbgut sind
- Genetisch bedingte Erkrankung bei einem vorangegangenem Kind · Feststellen anatomischer Fehlbildung bei Sonographie · Hinweis auf genetisch bedingte Erkrankung im Blut der Mutter Oft unterziehen sich Frauen aber auch aus psychologischen Gründen einer vorgeburtlichen Untersuchung.

Methoden der vorgeburtlichen Diagnostik

Grundsätzlich unterscheidet man zwischen nicht- invasiven ( Ultraschall, mütterlicher Bluttest) und invasiven Methoden.

Ultraschalluntersuchungen dienen primär der routinemäßigen Überprüfung des Schwangerschaftsverlauf.

Die genaue Diagnostik erfolgt durch invasive Untersuchungen:

- Bei der Fruchtwasserpunktion, Chorionbiobsie und Nabelschnurpunktion werden

Zellen der Föten, d.h. fetale DNA, aus dem Fruchtwasser, Chorion (spätere Plazenta) bzw. aus der Nabelschnur entnommen und anschließend Chromosomen- und Genanalysen durchgeführt.

Problemstellung und Folgen der Gendiagnostik:

- Wirtschaftliche Folgen:

Die Verfeinerung der Gendiagnostik und der Gentherapie wird ein Beitrag zur individuellen Gesundheit und zur persönlichen Befindlichkeit leisten. Gleichzeitig wird der medizinisch-technische Fortschritt aber auch zur Erhöhung des durchschnittlichen Lebensalters führen, neue (Alters)-Krankheiten zum Vorschein bringen und sich auf die Kosten des Gesundheitswesens auswirken.

- Gesellschaftliche Probleme:

_ Diskriminierung der Betroffenen

_ Probleme im Versicherungswesen oder bei Einstellungsuntersuchungen ( In Deutschland unterliegen die Ergebnisse der genetischen Untersuchung dem Datenschutz und dürfen weder dem Arbeitgeber noch Versicherungsgesellschaften zur Verfügung gestellt werden.)

- Psychische Probleme:

_ mit der genetischen Untersuchung erhalten die Patienten zwangsläufig Informationen über den Zustand ihrer ganzen Familie

_ Schuldgefühle, andere Menschen mit der eigenen Situation belasten zu müssen

Und ihnen bei Krankheitsausbruch zur Last zu fallen. Sie hätten ihr leben vielleicht anders gestaltet.

_ Aussichtslosigkeit und Verzweiflung => Selbstmord

( z.B. bei Morbus Hungtington: 12%; Das Miterleben des eigenen geistigen Verfalls bis hin zum Tod macht diese Erkrankung zu einer der leidvollsten überhaupt und ist letztendlich Ursache für eine Selbstmordrate bis zu 12% unter den Patienten)

Gendiagnostik an Beispiel MORBUS HUNGTINGTON:

Die Erbkrankheit Morbus Hungtington beruht auf einer Mutation des Allels auf dem Chromosom 4 des Menschen. Im Normalallel ist ein bestimmtes Triplett (CGA) etwa 50- mal hintereinander vorhanden, im mutierten Allel liegt es ca. 100- mal vor. Gentests für MH werden mit genomischer DNA aus kernhaltigen Zellen des Blutes durchgeführt. Mittels direkter Gendiagnostik wird die Expansion des Tripletts nach Polymerasereaktion nachgewiesen.

Im Rahmen der indirekten Gendiagnostik bedient man sich der Marker in der Nähe des

Hungtington- Gens. Diese sind eng an das Krankheitsgen gekoppelt, deren Informationsgehalt auf der Basis vielgestaltiger Ausprägungsformen Aussagen über die Vererbung des benachbarten Hungtington- Gens erlaubt.

Gentherapie:

Gentherapie bei Körperzellen ( somatische Gentherapie)

Erst auf den Grundlagen diagnostischer Erkenntnisse lassen sich wirkungsvolle Therapien entwickeln. Mittels der sog. somatischen Gentherapie wird versucht, genetische Defekte zu korrigieren, idem ein intaktes Gen gegen ein defektes Gen im Körper ausgetauscht wird. Die Genveränderungen bleiben bei der somatischen Therapie auf Körperzellen des behandelten Patienten beschränkt; sie können deshalb nicht weitervererbt werden.

Eine zentrale Frage der Gentherapie ist, wie man das therapeutische Gen genau in die Zellen hineinschleusen kann, die man behandeln will.

Fortschritte wurden beispielsweise im Rahmen der Aids- oder Leukämie-Therapie bereits bei der Entnahme von Stammzellen aus dem Knochenmark gemacht. Diese weißen Blutzellen konnten außerhalb des Körpers ohne Funktionseinbusse vermehrt, genetisch verändert und anschließend in den Körper zurückgeführt werden.

Eine erfolgsversprechende Methode ist es, Retroviren(Vektor) mit dem intakten Gen(Passagier) in die Stammzellen aus dem Knochenmark zu übertragen. Der Retrovirus- Vektor, auch ,, Genfähre" oder ,,Gentaxi" genannt, dient als Transportmittel, mit dessen Hilfe körperfremde DNA-Abschnitte in die Zielzellen eingeschleust werden sollen, um so defekte, körpereigene Genabschnitte zu ersetzen.

Die krankheitserregende Wirkung und Vermehrungsfähigkeit der Viren wurde, vor dem Einbau des Gens, zerstört. Das intakte Gen muss in einem modifizierten Retrovirus- Vektor kloniert (wird durch Restrikrionsenzyme in die Viren eingebaut und dort vermehrt) werden. Daraufhin wird das intakte Gen mit dem Retrovirus- Vektor in die Stammzelle übertragen. Das zu ersetzende Gen kann häufig durch die verschiedenen Vektoren nicht genau lokalisiert werden. Ein an der falschen Stelle eingefügtes Gen jedoch führt nicht zur gewünschten Wirkung (Gen-Expression) bzw. zu überhaupt keiner.

Diese Methode stellt eine Behandlung schwerer Immunschwäche und Sichelzellanämie dar. (Vektoren sind Transportmittel zur Übertragung von Fremd- DNA in Wirtszellen; bei Bakterien meist Plasmide/ beim Menschen Vieren; größere DNA- Fragmente und höhere Nachkommenzahl; sie sollten geeignete Schnittstellen für verschiedene Restriktionsenzyme besitzen, um den Einbau der Fremd- DNA zu ermöglichen. Der Einbau darf keine wesentliche Funktionen des Vektors stören)

Chancen der somatischen Gentherapie

Es besteht auf längere Sicht Hoffnung, viele schwere Krankheiten auf diese Art und Weise behandeln und auch heilen zu können. Diese Therapie ist mit einem ,,Organersatz im Kleinen" zu vergleichen, mit dem Vorteil, das die Transplantation gentherapierter eigener Körperzellen keine Abstoßreaktion hervorruft.

Viele Schwierigkeiten begrenzen jedoch die Erfolgschancen. Das intakte Gen muss isoliert bzw. hergestellt werden. Und vor allem muss es auch in ganz bestimmte Körperzellen an der richtigen Stelle eingeschleust und stabil in das Chromosom eingebaut werden. Erbkrankheiten, die auf einem Defekt mehrerer Gene beruhen, sind auch auf lange Sicht nicht heilbar.

Gentechnische Methoden helfen Struktur und Funktion des Körpers auf molekularer Ebene aufzudecken uns dabei Mechanismen auf die Spur zu kommen, die den Krankheiten zugrunde liegen. Die Erkennung solcher Strukturen und Abläufe auf der Ebene der Zellen bietet dann wieder Chancen für die Entwicklung neuartiger Arzneimittel. Mit der Aufdeckung der genetischen Veranlagung können ebenfalls neue diagnostische Methoden entwickelt werden, mit denen das Risiko zu erkranken abgeschätzt werden kann.

Die Grenze zur Erzeugung von Menschen mit bestimmten Eigenschaften , d.h. zur Menschenzüchtung, ist fließ end!

Problematik der Gentherapie an Keimzellen:

Die Gentherapie von Keimzellen des Menschen ist in der Bundesrepublik Deutschland nach dem Embryonen- Schutz- Gesetz verboten. Viele Gruppen unserer Gesellschaft lehnen Eingriffe in die Keimbahn grundsätzlich ab. Auf lange Sicht muss Diskutiert werden, ob der Mensch bewusst seine eigene Evolution steuern soll und darf.

Genetische Beratung:

Grundsätzlich sollte kein Gentest ohne vorherige qualifizierte und ausführliche Beratung durchgeführt werden. Die Berater können keine allgemeingültige Lösungen für ethische Konfliktsituationen anbieten (Schwangerschaftsabbruch?). Bildlich könnte das Vorgehen in der Beratung vielleicht mit einem Spiegel verglichen werden, in den Ratsuchende hineinschauen können, mit allen notwendigen Informationen versorgt werden und bewusste Auseinandersetzung mit ihrer individuellen Situation selbst mögliche Handlungsalternativen erkennen.

In der Erstberatung werden wesentliche Informationen über Krankheitsverlauf, Genetik, Möglichkeiten der Frühdiagnostik und Therapie gegeben. Es werden besonders auch die weitreichenden persönlichen und familiären Konsequenzen des Gentests angesprochen. Der Wunsch nach dem Ende der quälenden Ungewissheit und Entscheidungen zur Familienplanung (Kinder, Familie) oder sonstigen persönlichen Lebensplanung (Beruf, Hauskauf, Firmengründung) eine wichtig Rolle.

Neben den möglichen Konfliktsituationen wird besonders die Unwiderruflichkeit des Wissens um das Testergebnis erörtert. Während des gesamten Beratungsablaufes stehen eine Psychologin und ein Sozialpädagoge als Ansprechpartner zur Verfügung

Ob uns Gendiagnostik und -therapie auß er der Hoffnung und Heilung auch den Horror einer Gesellschaft der genetischen Auslese beschert, hängt allerdings nicht von der Technik allein ab.

,,Den genetisch vollkommenen, den idealen und völlig gesunden Menschen hat es wohl noch nie gegeben und kann Es auch gar nicht geben (BAITSCH)"

Literatur:

Linder Biologie, Abiturtraining Biologie 1, http://www.gensuisse.ch/science/ ,

http://www.uni-freiburg.de/iha/gb/dna_diag.htm ,

http://bayern.de/STMLU/gen/chancen/ant15.htm ,

http://www.uni-heidelberg.de/institute/fak5/igm/g47/bauerhtt.htm

Julia Böhm K12