@phdthesis{KuhngebBach2015,
  author    = {Kuhn [geb. Bach], Julia Elisa},
  title     = {Design und Etablierung von Next Generation Sequencing-Methoden zur Diagnostik verschiedener Erbkrankheiten},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-116854},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Innerhalb des letzten Jahrzehnts entstanden zahlreiche neue Anreicherungs- und Sequenzier-technologien der zweiten (und dritten) Generation, die in rasantem Tempo weiterentwickelt und schon jetzt in vielen Bereichen als neuer Goldstandard f{\"u}r molekulargenetische For-schung und Diagnostik angesehen werden. Als Hochdurchsatz-Verfahren erm{\"o}glichen diese Next Generation Sequencing-Methoden (NGS) in immer k{\"u}rzerer Zeit die parallele Analyse zahlreicher Proben und immer gr{\"o}ßerer Zielregionen bis hin zum ganzen Genom und f{\"u}hrten in der Humangenetik dadurch zu Forschungsans{\"a}tzen in neuen Dimensionen. In dieser Doktorarbeit, die im molekulargenetischen Diagnostik-Labor der Humangenetik W{\"u}rzburg durchgef{\"u}hrt wurde, wurden in f{\"u}nf Projekten NGS-Ans{\"a}tze unterschiedlicher Stufen bzw. Gr{\"o}ßenordnungen f{\"u}r verschiedene erblich bedingte Erkrankungen konzipiert und etabliert und in Forschungsprojekten sowie der Routinediagnostik eingesetzt. Dabei wurden verschiedene Methoden zur Anreicherung der Zielsequenzen und zur NGS-Sequenzierung erprobt und auf ihre Effizienz beurteilt. Die Ergebnisse des NGS und darauf basierender Nachweis-Experimente wurden in sieben Ver{\"o}ffentlichungen dokumentiert, auf denen diese Dissertation aufbaut. In den drei ersten Projekten wurden das Access Array-System (Fluidigm) zur Anreicherung der Zielsequenzen und der GS Junior (Roche) zur Erzeugung der Sequenzen verwendet. In Projekt 1 wurde COL4A6 als neues Kandidatengen f{\"u}r nicht-syndromale H{\"o}rst{\"o}rungen identifiziert. Um m{\"o}gliche weitere Mutationstr{\"a}ger zu detektieren, wurde erfolgreich ein kleiner NGS-Ansatz f{\"u}r das z{\"u}gige Screening dieses Gens bei knapp 100 weiteren Patienten etabliert. Diese und weitere Ergebnisse best{\"a}tigten die Kausalit{\"a}t der COL4A6-Mutation eines Index-Patienten mit schwerer, X-chromosomal-rezessiver H{\"o}rst{\"o}rung. Ein geeigneter NGS-Ansatz f{\"u}r die Analyse des großen RYR1-Gens wurde in Projekt 2 ge-sucht. Der erste Ansatz mit Access Array-System und GS Junior f{\"u}hrte zwar bei 39 von 87 Patienten mit Maligner Hyperthermie und/oder Central Core Disease zu dem Auffinden einer (potentiell) pathogenen Variante, allerdings mit hohen Ausfallquoten. Mit der zweiten Methode (Anreicherung: SureSelect-System custom design, Agilent; Sequenzierung: HiSeq, Illumina) wurden neben RYR1 noch 63 weitere Gene analysiert, was zu deutlich besseren Ergebnissen und vier Mutationsfunden f{\"u}hrte. Projekt 3 beinhaltete die Etablierung zwei kleiner Panels f{\"u}r Muskelkrankheiten. Ein Panel f{\"u}r drei Gene f{\"u}r Gliederg{\"u}rteldystrophien wurde sogar erfolgreich in die akkreditierte Rou-tinediagnostik {\"u}bernommen. Mit dem zweiten Panel f{\"u}r acht Kandidatengene myofibrill{\"a}rer Myopathien (MFM) wurde u.a. eine neue Mutation im BAG3-Gen identifiziert. Das Exom eines MFM-Patienten wurde in Projekt 4 nach Anreicherung mit dem SureSelect-System (Agilent) auf dem HiSeq (Illumina) sequenziert. Nach Auswertung und Beurteilung der identifizierten Varianten wurde ein neuer Erbgang f{\"u}r Myotilinopathien entdeckt. Verschiedene Nachweisexperimente best{\"a}tigten die Kausalit{\"a}t der Mutation im Myotilin-Gen. In Projekt 5 wurde die komplette genomische Sequenz des F8-Gens nach tiefen intronischen Mutationen bei H{\"a}mophilie-Patienten abgesucht (Anreicherung SureSelect custom design, Agilent; Sequenzierung MiSeq, Illumina). Bei jedem der analysierten Patienten konnte min-destens eine verd{\"a}chtige Variante identifiziert werden, die zu ver{\"a}ndertem Spleißverhalten f{\"u}hren k{\"o}nnte. Drei Mutationen waren schon durch Publikationen bekannt, bei einer weite-ren konnten in vitro-Spleißanalysen die Kausalit{\"a}t best{\"a}tigen. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die zur Verf{\"u}gung stehenden Methoden zur An-reicherung von Zielsequenzen aus dem menschlichen Genom und zu deren Sequenzierung je nach Komplexit{\"a}t der Fragestellung, d.h. der Anzahl und Gr{\"o}ße der Gene sowie der Anzahl der zu untersuchenden Proben, sinnvoll und effizient kombiniert werden k{\"o}nnen. Im Verlauf der Arbeit haben sich die NGS-Techniken rasant weiterentwickelt. So sind PCR-basierte Ans{\"a}tze zur Anreicherung der Zielsequenzen f{\"u}r die meisten Anwendungen von hybridisierungs-basierten Methoden verdr{\"a}ngt worden. Von den urspr{\"u}nglich drei konkur-rierenden Verfahren zur Hochdurchsatzsequenzierung hat sich die Methode des „sequen-cing-by-synthesis" (Illumina) weitgehend durchgesetzt. Diese Entwicklung spiegelt sich auch in den w{\"a}hrend dieser Arbeit erhobenen Daten wider.},
  subject      = {Diagnostik},
  language  = {de}
}