Molekulargenetische Diagnostik bei Verdacht auf genetisch determinierte Krankheitsrisiken Dr. rer. nat. Frank Austrup und Prof. Dr. med. Elisabeth Gödde

Zusammenfassung

Genetische Untersuchungen können enorme Vorteile in der klinischen Diagnostik liefern. Ein Kind aus einer Familie mit bekannter multipler endokriner Neoplasie Typ 2 (MEN-2) kann vor dem Schicksal eines medullären Karzinoms durch vorsorgliche Thyroidektomie bewahrt werden, sollten entsprechende Veränderungen der Erbsubstanz bei ihm festgestellt worden sein. Die molekulargenetische Diagnostik der Hämochromatose beim Erwachsenen kann durch nachfolgende Therapie schweren Folgeschäden wie Leberzirrhose bis hin zum Leberkrebs u.a. entgegenwirken. Genetische Untersuchungen können sich auch dann als sinnvoll erweisen, wenn klinische Diagnosen extrem schwierig sind. Im Falle der Duchenne'schen Muskeldystrophie kann durch genetische Untersuchungen des Dystrophin-Gens auf Deletionen eine klare Diagnostik gestellt werden. Genetische Untersuchungen auf zystische Fibrose oder bestimmte Formen der Thrombophilie können klinische Untersuchungen und Befunde kausal unterstützen.

Diese Beispiele illustrieren die vielfältigen Möglichkeiten der genetischen Untersuchungen. Nicht zuletzt durch die komplette Sequenzierung der menschlichen Erbsubstanz im Rahmen des "human genome project" sind die Zusammenhänge zwischen der genetischen Ausstattung eines Menschen und den verschiedensten Krankheitsbildern offenbar geworden. Die Bandbreite geht heute von kausal im Zusammenhang mit klinisch-pathologischen Befunden stehenden genetischen Veränderungen, bis hin zu Veranlagungen für bestimmte Erkrankungen mit erhöhtem oder hohem Risiko wie zum Beispiel bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen.

Einleitung

Genetische Untersuchungen sind alle Analysen der Erbsubstanz anhand von DNA, RNA, sowie der Chromosomen, zur Detektion vererbbarer, krankheitsrelevanter Genotypen, Mutationen, Phänotypen sowie Karyotypen, für klinische Zwecke.

In jeder der ca. 30 Billionen Körperzellen eines Menschen befindet sich im Zellkern die Desoxyribonukleinsäure (DNS; engl. DNA). Diese ist funktionell in verschiedene Gene (Erbanlagen) aufgeteilt und beinhaltet den kompletten Bauplan des individuell determinierten Menschen. Damit die Nachkommen die gleichen Erbanlagen der Eltern erhalten, muss eine identische Replikation der Gene erfolgen. In der Regel liegen diese Erbanlagen in zweifacher Ausführung vor (diploider Chromosomensatz; Ausnahme ist das Y-Chromosom beim Mann, XY). Während eine Version des Gens (Allel) von der Mutter weitergegeben wird, ist die zweite Erbanlage vom Vater des Kindes weitergegeben worden. Diese Verteilung der Erbanlagen werden durch besondere Verteilungsprozesse, die Mitose und die Meiose, sichergestellt. Die identische Reproduktion der Erbanlagen sowie deren gleichmäßige Aufteilung sind wesentliche Voraussetzungen für die Vererbung.

Die Erbanlagen der heutigen Menschen unterscheiden sich von Mensch zu Mensch in ungefähr jedem 1000sten Baustein (einzelne Basen der DNA: Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin). Im Zuge der identischen Reproduktion der Erbanlagen wirken verschiedene Prozesse, die zu einer Veränderung der DNS führen. Diese Veränderungen der Erbsubstanz sind Triebfeder der Evolution und determinieren die grundlegenden Unterschiede zwischen den einzelnen Individuen. Ist eine Veränderung (Mutation) in der DNS der Testes- oder Ovarialzellen (Keimbahnzellen) aufgetreten, wird sie an die nachfolgenden Generationen weitergegeben (vererbt).

Die unterschiedlichsten Mutationen der DNS können nun die verschiedensten Auswirkungen nach sich ziehen. So führen manche Mutationen zur Inaktivierung der resultierenden Proteine, welche anhand der Erbanlagen der DNS synthetisiert werden. Andere Mutationen hingegen führen zu veränderten, teilweise auch zu neuen Aktivitäten der resultierenden Proteine, mit entsprechender Änderung der patho-physiologischen Funktionen. Treffen nun zufälligerweise Partner zusammen, welche jeweils die gleiche Erbanlage in pathologischer Weise verändert haben, jedoch nicht erkrankt sind (rezessiver Erbgang) können, nach statistischen Wahrscheinlichkeiten, von diesen beiden Eltern jeweils die mutierte Version des Gens an die Nachkommen weitergegeben werden. Bei bestimmten Erkrankungen wie z.B. manche Formen von Muskelschwund, reicht sogar schon ein mutiertes Allel aus, um die Krankheit entstehen zu lassen (dominanter Erbgang).

Je nach Relevanz des Gens sowie der Schwere der Veränderung können die verschiedensten klinisch-pathologischen Erkrankungen entstehen. Bei den sogenannten monogenetischen Erkrankungen liegt die Ursache der Erkrankung in dem Defekt eines einzigen der ca. 35.000 Gene des Menschen begründet.

In anderen Fällen hingegen determinieren bestimmte Veränderungen in möglicherweise verschiedenen Genen die Erkrankung oder den Verlauf sowie die Schwere der Erkrankung

Hier nehmen jedoch auch andere Risikofaktoren einen deutlichen Einfluss auf den Verlauf der Erkrankung. Eine dritte Gruppe von Mutationen oder Polymorphismen (genetische Variation in mehr als ca. 0.5% der Bevölkerung) bedingt eine genetische Einflussnahme auf klinisch-pathologische Erkrankungsformen unter starker Einflussnahme multipler, exogener Faktoren (Umweltfaktoren, Lebensweisen, Ernährung; Tabelle 3).

Tab. 3 Beispiele multifaktorieller Erkrankungen
Erkrankung		relevantes Gen
Koronare Hererkrankungen		Apolipoprotein B (Apo B); Apolipoprotein E (Apo E); Lipoproteinlipase (LPL)Angiotensin converting enzyme (ACE); Glykoprotein IIIa
Atherosklerose		Apolipoprotein B (Apo B); Apolipoprotein E (Apo E); Lipoproteinlipase (LPL) Angiotensin converting enzyme (ACE); Glykoprotein IIIa
Bluthochdruck		Angiotensinogen (AGT); Angiotensin converting enzyme (ACE);
Alzheimer		Apolipoprotein E (Apo E)
Hyperhomocysteinanämie		Methylentetrahydrofolat-Reduktase

Diese Gruppe ist am schwierigsten zu definieren und heute im Zentrum zahlreicher wissenschaftlicher Untersuchungen.

In allen drei Gruppen können bestimmte Umwelteinflüsse oder Lebensweisen einen Einfluss auf den Verlauf der Erkrankung nehmen (Abb.1). Während jedoch bei den sogenannten monogenetischen Erkrankungen die Veränderung der DNS nahezu ausschließlich den Verlauf der Erkrankung determiniert, überwiegen bei der letzteren Gruppe die exogenen Faktoren über den Einfluss der Gene (mens sana in corpora sanum).

Monogenetische Erkrankungen

Monogenetische Erkrankungen sind dadurch gekennzeichnet, dass relevante Mutationen der betroffenen Gene klar und sicher in Bezug zur klinisch-pathologischen Erkrankunsformen stehen. Exogene Faktoren sind vernachlässigbar oder gar nicht beteiligt. Ein klassisches Beispiel monogenetischer Erkrankungen ist die Mukoviszidose (zystische Fibrose, CF). Sie ist eine der weltweit häufigsten autosomal-rezessiven Erkrankung (Häufigkeit in Deutschland 1/2500) (1). Die CF wird verursacht durch Mutationen im sogenannten "cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR)"-Gen. Mittlerweile sind über 1000 verschiedene CF relevante Mutationen im CFTR-Gen beschrieben worden, welche durch direkte Sequenzierung des entsprechenden Gens detektiert werden können. In Deutschland ist ungefähr jeder 25. Mensch Träger einer relevanten Genveränderung auf einem der beiden Allele (heterozygot). Im heterozygoten Zustand ist die betreffende Person zwar nicht erkrankt, da die zweite Version des Gens noch intakt ist, sie kann die Mutation jedoch mit 50%iger Wahrscheinlichkeit an die Nachkommen weitergeben.

Das Mutationsspektrum innerhalb des CFTR-Gens unterliegt einer sehr starken, von der ethnischen Zugehörigkeit des Ratsuchenden abhängigen, Häufigkeitsverteilung bestimmter Mutationen (2). Die häufigste CF-relevante Mutation basiert auf dem Verlust (Deletion) von 3 Basenpaaren der DNA innerhalb des CFTR-Gens, der sogenannten "del F508" Mutation (3). Allein diese Mutation ist mitverantwortlich für ca. 70% der CF-Erkrankungen. Aus diesem Grund wird heute nach medizinisch-wissenschaftlichen Kriterien in der molekularen Analytik eine sogenannte Stufenanalytik durchgeführt. Dies bedeutet nichts anderes, als dass zuerst nach den relevantesten Mutationen (im Falle der CF die del F508-Mutation) gesucht wird. Liegt diese Mutation in doppelter Form auf beiden Allelen vor (homozygot), so kann die Untersuchung hier bereits abgeschlossen werden. Weitere Kosten entstehen dann nicht. Die zweite Stufe beinhaltet in der Regel die Untersuchung der DNS-Probe auf weitere (29 bei der CF) relativ häufige Mutationen.

Die zweite Stufe ermöglicht in vielen europäischen Populationen Nachweisraten von deutlich über 80%. Erst zuletzt, wenn keine abschließenden Befunde erhoben werden können, wird, bei dringendem klinischen Verdacht, eine kostenintensive Komplettsequenzierung des CFTR-Gens durchgeführt. Dieses Vorgehen sichert eine schnelle und sichere Analytik bei niedrigstem Gesamtaufwand.

Das klinische Spektrum der Erkrankung ist breit gefächert und extrem abhängig von der genauen Mutation des CFTR-Gens. Milde Formen der CF sind klinisch durch allgemeine Gedeihstöhrungen des Kindes, durch Pankreasinsuffizienz oder rezidivierende Bronchitiden gekennzeichnet. Sie resultieren aus Mutationen des CFTR-Gens, welche zwar die Funktion des CFTR-Proteins beeinträchtigen, aber eine gewisse "Restaktivität" lassen. Eine weitere Erkrankung in Abhängigkeit von Mutationen des CFTR-Gens stellt die congenitale bilaterale Aplasie des Vas deferens beim Mann dar (4). Durch entsprechende Mutationen des CFTR-Gens kommt es zu einer Aplasie der Samenleiter mit dem klinischen Bild der Infertilität durch eine obstruktive Azoospermie oder eine schwere Oligozoospermie. Hier kommen in der Regel eine schwere Mutation auf einem Allel (komplett inaktives Protein) mit einer milderen Mutation auf dem anderen Allel (Teilinaktivierung) zusammen, wie z.B. die del F508 Mutation mit der R117H oder der 5T Mutation.

Die diversen Mutationen im CFTR-Gen resultieren folglich in unterschiedliche Erkrankungsformen, welche nahezu ausschließlich durch die Art der entsprechenden Mutationen determiniert sind. Umwelteinflüsse, Lebensgewohnheiten oder andere exogene Faktoren spielen hier keine oder nur eine extrem untergeordnete Rolle. Aufgrund der klinischen und der nachfolgenden molekularen Diagnostik können jedoch, entsprechend des Krankheitsbildes, verschiedene therapeutische Interventionen getroffen werden, welche die Lebensqualität wie die Lebenserwartung deutlich verbessern.

Ein weiteres Beispiel monogenetischer Erkrankungen stellt die primäre, hereditäre Hämochromatose dar, welche mit einer Prävalenz von 1:400 die häufigste monomer erbliche Stoffwechselerkrankung in Europa ist. Jedoch können hier schon andere Faktoren (auch weitere, bisher unbekannte genetische Faktoren) Einfluss auf den Verlauf und die Ausprägung der Erkrankung nehmen. Die häufigste Mutation findet man an der Nukleotid-Position 845 des HFE-Gens, an der die Base Guanin durch Adenin ausgetauscht ist. Diese Basenveränderung resultiert in einem Austausch der Aminosäure Cystein durch Tyrosin an Position 282 der Aminosäurekette (C282Y) (5). Homozygote Träger dieser Mutation (ca. 0,25% der Bevölkerung) sind durch eine deutlich gesteigerte Eisenresorption im Darm gekennzeichnet.

Im Verlaufe der Erkrankung kommt es somit zu einer Eisenüberladung des Organismus mit diversen pathologischen Prozessen wie Leberzirrhose, Diabetes, endokrinologische Störungen sowie Herzarrhythmien oder Störungen der Pankreasfunktion. Bei dieser Erkrankung sind die weiblichen Patientinnen durch physiologische Blutverluste vor einer Eisenüberladung etwas geschützt. Bei gesicherter Diagnose über klinische und molekulargenetische Diagnoseverfahren empfiehlt sich als Therapie ein regelmäßiger Aderlass. Mit dieser relativ einfachen Behandlungsform kann einer Eisenüberladung entgegengewirkt werden. Die Hämochromatose ist eine deutlich unterdiagnostizierte Erkrankung. Dieses resultiert einerseits aus dem breiten, unspezifischen Krankheitsbild, zum anderen werden Lebererkrankungen in der Familienanamnese oftmals in Zusammenhang mit anderen Risikofaktoren wie Alkohol oder Hepatitis gesehen und nicht angemessen abgeklärt.

An dieser Stelle können viele weitere Beispiele monogenetischer Erkrankungen genannt werden. So basiert eine häufige Form der familiären Taubheit auf Mutationen im Connexin-26 Gen, verschiedene Formen des Muskelschwundes (Dystrophie, Atrophie), je nach Art der Erkrankung, auf der Veränderung genau definierter Gene. Allen gemeinsam ist jedoch die starke Dominanz der Genveränderungen gegenüber anderen Faktoren am pathologischen Geschehen.

Genetisch mitbedingte Erkrankungen

Genetisch mitbedingte Erkrankungen sind dadurch gekennzeichnet, dass eine starke genetische Komponente die Erkrankung determiniert, andere Risikofaktoren jedoch eine deutliche Rolle an der Ausprägung des klinischen Krankheitsbildes besitzen (Tabelle 2).. Da die Übergänge von monogenetischen Erkrankungen ohne den Einfluss anderer Risikofaktoren bis zu den multifaktoriellen Veranlagungen (Fig.1) fließend sind, ist eine exakte Abgrenzung der unterschiedlichen Gruppen mitunter sehr schwierig (Abbildung 1); neuere Forschungen lassen die Gewichtung genetischer wie exogener Faktoren manches mal neu erscheinen. Als genetisch mitbedingte Erkrankung kann zum Beispiel die Thrombophilie gelten. Auch hier ist das klinische Spektrum der Auffälligkeiten breit. Es reicht von den tiefen Beinthrombosen über den Schlaganfall bis hin zu den habituellen (rezidivierenden) Aborten. Sicher geklärt ist hier unter anderem ein zugrundeliegender Defekt im Gen für den Gerinnungsfaktor V (6).

Der Gerinnungsvorgang ist ein sich kaskadenartig verstärkender Prozess unter Bildung eines Thrombus zum Blutgefäßverschluss nach Verletzungen. Ein gegenläufiger Prozess sorgt für einen Stop in der Gerinnungskaskade. Ein wesentlicher, negativer Regulator der Gerinnung ist das aktivierte Protein C, welches an Faktor Va bindet und diesen inaktiviert. Etwa 5% der europäische Bevölkerung ist nun Anlageträger (nur ein Allel betroffen) einer Mutation der DNA an Position 1691 des Faktor V Gens, wo ein Guanin durch ein Adenin ausgetauscht ist (G1691A, Leiden-Mutation). Dieser Austausch resultiert in einer gestörten Bindung des aktivierten Protein C (APC-Resistenz) an den Faktor Va und somit zu einer übermäßig starken Blutgerinnung. Alleinig durch die Anlageträgerschaft dieser Mutation (heterozygot) erhöht sich das Risiko für z.B. Thrombosen um das ca. 5-10-fache gegenüber der Durchschnittsbevölkerung. Ist diese Mutation auf beiden Allelen zu finden (homozygot), so erhöht sich das Risiko einer Thrombose sogar um das ca. 100-fache.

Ebenso wie die Leiden-Mutation des Faktor V Gens (APC-Resistenz) führt die sogenannte G20210A Mutation im Prothrombin Gen (Austausch der DNA-Base Guanin an Position 20210 durch Adenin) zu einem deutlich gesteigerten Thromboserisiko durch Erhöhung des Prothrombin Spiegels und somit zu erhöhter Hyperkoagulabilität (7). Etwa 2% der Bevölkerung sind Anlageträger dieser Veränderung und lebenslang in einer erhöhten Risikosituation. In seltenen Fällen können sowohl die Faktor V Mutation als auch die Prothrombin (Faktor II) Mutation bei einer Person zusammen auftreten. Hier kumuliert das Thrombose-Risiko auf das bis zu 500-fache Risiko gegenüber der Normalbevölkerung.

Ähnlich erhöhte Risiken findet man dann auch bei den anderen klinisch-pathologischen Folgen der Thrombophilie wie Herzinfarkt, Schlaganfall, Fehlgeburten u.a.. Die unterschiedlichen Risiken können jedoch, nach entsprechender molekularer Diagnostik, durch entsprechende Therapien deutlich reduziert werden. Niedermolekulare oder andere Heparine und/oder Acetylsalicylsäure werden oftmals, auch präventiv, eingesetzt.

Der deutliche Einfluss exogener Faktoren bei den beschriebenen Thrombophilien wird deutlich, wenn Mutationsträgerinnen Kontrazeptiva einnehmen. Unter dem Einfluss synthetischer Östrogene steigt das per se schon deutlich gestiegene Thromboserisiko dramatisch an. Auf der anderen Seite erleiden jedoch nicht 100% der von einer Mutation betroffenen Patienten zwangsläufig ein thrombotisches Ereignis. Hier wird der Unterschied zu den weiter oben angeführten monogenetischen Erkrankungen besonders deutlich, wo Mutationen nahezu in allen bekannten Fällen eine Erkrankung bedingen.

Zu den genetisch mitbedingten Erkrankungen zählen auch andere Krankheiten, wie Morbus Bechterew, Atherosklerose, Bluthochdruck oder Osteoporose. Bei der familiären Osteoporose stehen Veränderungen von 2 unterschiedlichen Genen im Vordergrund, das Gen für das Typ-I-Kollagen (COLA1) (8) und das Gen für den Vitamin D Rezeptor (VDR) (9). Beim COLA1 Gen sind zwei Varianten (S und s) bekannt, welche direkt mit der Knochendichte assoziiert sind. Heterozygote Träger der Mutation (S/s) haben eine um 3% reduzierte Knochendichte, homozygote Träger der Mutation sogar eine um 6% reduzierte Knochendichte. Ähnlichen Einfluss nimmt ein beschriebener Polymorphismus im VDR Gen. Homozygote Träger des sogenannten B-Allels (B/B) besitzen eine um 3% niedrigere Femoralknochendichte sowie eine um ca. 10% verminderte Vertebralknochendichte, u.a. bedingt durch verstärkte Abbauprozesse.

Natürlich gibt es auch nicht genetisch bedingte Gründe für die verschiedenen Erkrankungen. Durch eine ausführliche Anamneseerhebung (über drei Generationen) lässt sich jedoch der Verdacht auf familiäre (erbliche) Erkrankungen erhärten und somit werden unsinnige Analysen sowie unnötige Kosten vermieden.

Multifaktorielle Erkrankungen

Der Bereich der multifaktoriellen Erkrankungen ist in seiner Abgrenzung relativ ungenau. In unzähligen Untersuchungen wurden bestimmte Assoziationen mit genetischen Merkmalen identifiziert; über deren tatsächliche Bedeutung besteht jedoch häufig Unklarheit. Je mehr Faktoren an der Entstehung eines Krankheitsbildes beteiligt sind, um so relativer muss ein einzelner Faktor betrachtet werden. Erschwerend kommt hinzu, dass verschiedene, unabhängige Ursachen das gleiche klinisch-pathologische Erkrankungsbild verursachen können. In vielen Fällen werden folglich bestimmte Mutationen oder Polymorphismen als ursächlich und kausal mit einer Erkrankung beschrieben, tatsächlich jedoch sind die genetischen Prozesse noch gar nicht in der notwendigen Tiefe durchdrungen, oder aber die Bedeutung der zu messenden genetischen Faktoren ist verschwindend gering.

Als Beispiel soll hier der familiäre Brustkrebs und das hereditäre Ovarialkarzinom dienen. Medizinisch wie wissenschaftlich sicher dokumentiert ist der Zusammenhang dieser Erkrankungen mit Mutationen in den Genen BRCA-1 und BRCA-2 (10). Der Einfluss exogener Faktoren ist bei betroffenen Patienten relativ gering, das Risiko an der entsprechenden Krebsform zu erkranken ist immens hoch. Daher zählen relevante Mutationen in diesen Genen zu den monogenetischen Erkrankungen. Ähnliches gilt für Mutationen im Tumor Suppressor Gen p53, was zum sogenannten Li-Fraumeni-Syndrom mit multiplen Krebserkrankungen führt. Die Penetranz der Krebserkrankungen bei bestimmten Mutationen liegt hier deutlich über 90%. Auf der anderen Seite wird bei diesen Krebserkrankungen die Untersuchung auf bestimmte Polymorphismen in den Genen von Stoffwechselenzymen wie z.B. den Varianten der N-Acetyltransferasen (NAT1 oder NAT2), der Glutathion-S-Transferasen und der Cytochrom P450 Varianten (Cyp1A1, Cyp1A2) angeboten.

Die selben Parameter werden hier auch bei den unterschiedlichsten Erkrankungen und Lifestyle-Risiken wie Mukoviszidose, Rauchen, Asthma, Stress oder Endometriose (uvm) angeboten. Wenn die Häufigkeit einer bestimmten Erkrankung nur im vernachlässigbaren Größenbereich mit einer bestimmten genetischen Ausstattung korreliert, sollte die Sinnhaftigkeit der Untersuchungen doch in Frage gestellt werden.

In diesem Zusammenhang muss auch die Frage gestellt werden, was die Patienten mit "positiven" Befunden anfangen sollen. Können Raucher getrost weiter rauchen, wenn die Verstoffwechslung der inhalierten Gifte schneller abläuft als bei anderen? Bekommt eine Patientin Brustkrebs, Eierstockkrebs oder eine andere Erkrankung, wenn ein Polymorphismus im NAT-Gen vorhanden ist? Sollte der Polymorphismus hingegen nicht gefunden werden, darf die Patientin dann auf bewährte Früherkennungsuntersuchungen verzichten?

Manche genetischen Analysen können jedoch auch in solchen Fällen sinnvoll sein, wenn die direkte Penetranz der Erkrankung beim Vorliegen eines genetischen Merkmals relativ gering ist. Im Bereich der Alzheimer Erkrankung kann hier das Gen für die Apolipoprotein-Varianten (ApoE-?2, ?3, und ?4) angesprochen werden (11). Die Variante ApoE-????wird bei homozygoter Ausprägung mit dem Auftreten der Alzheimer Erkrankung in Zusammenhang gebracht. Es wurde gezeigt, dass ca. 65% der an Morbus Alzheimer erkrankten Patienten wenigstens ein Allel der ApoE-?4 Variante tragen, 12-15% der Patienten sind homozygot. Auf der anderen Seite ist dieser Polymorphismus relativ weit verbreitet (27% homozygot in der Normalbevölkerung), die wenigsten davon erkranken indes an Morbus Alzheimer. Ist jedoch ein Patient klinisch sicher an Morbus Alzheimer erkrankt, oder besteht der Verdacht nach gründlicher Erhebung der Familienanamnese auf hereditäre Formen, kann diese Diagnostik Hinweise auf eine familiäre Belastung ergeben, und somit der Differentialdiagnose zugeordnet werden.

Weitaus größere Bedeutung im Rahmen der Alzheimer Erkrankung scheint das sogenannte Presenilin-Gen zu besitzen. Die ApoE Varianten können dann, möglicherweise in Verbindung mit anderen genetischen Faktoren, bei vorliegender Mutation im Presenilin Gen Einfluss auf den Verlauf der Erkrankung nehmen.

Von ähnlicher Bedeutung in der Diagnostik ist die Analyse der Methylentetrahydrofolatreduktase-Genotypen (MTHFR) zu sehen. Hier ist ein Polymorphismus der DNA an Position 677 mit einem Austausch der Base Cytosin durch Thymin (C677T) beschrieben, welcher in homozygoter Anlage mit der Hyperhomocysteinämie in Beziehung steht (12). Hyperhomocysteinämie steht wiederum im Zusammenhang mit Thrombosen, koronaren Herzkrankheiten sowie mit rezidivierenden Aborten. In gesunden Probanden wurde dieser homozygote Genotyp bei ca. 10% gefunden. Bei Patienten mit den oben angeführten Erkrankungen jedoch wurde der homozygote Genotyp in 15-20% der Fälle nachgewiesen. Es ist wiederum offensichtlich, dass die molekulare Diagnostik auf die Varianten des MTHFR-Gens nicht als "Screening" Untersuchung für Thrombosen, koronare Herzerkrankungen oder Abortneigung durchgeführt werden sollte. Die Aussagen sind in solchen Fällen für den individuellen Ratsuchenden nichtssagend. Im Falle der Differentialdiagnostik jedoch, nach klinischer Diagnostik oder nach humangenetischer Betrachtung der Anamnese, ist die Untersuchung hilfreich bei der klinisch-pathologischen Zuordnung der zugrundeliegenden Erkrankungsform und der Therapieplanung.

Schlussfolgerung

Wir haben versucht eine Abgrenzung von klar definierten, monogenetischen Erkrankungen zu den multifaktoriellen Erkrankungen zu treffen. Die Übergänge der Einteilungen sind fließend und abhängig von weiteren Erkenntnissen durch zukünftige Forschung. Während bei den monogenetischen Erkrankungen der Kausalzusammenhang von Genmutation und Erkrankung gesichert ist, und andere Faktoren nahezu vernachlässigbar scheinen, dominieren bei den multifaktoriellen Erkrankungen andere Einflüsse (Umweltfaktoren, Ernährung, Stress u.a.) über die genetischen Dispositionen. Sie sind somit das Ergebnis eines komplexen Zusammenspiels unterschiedlichster exogener wie endogener Parameter. In allen Fällen jedoch sollte als Voraussetzung einer molekularen Diagnostik eine bestimmte Frage- bzw. Indikationsstellung stehen. Wird aufgrund der aktuellen klinischen Befund sowie der Eigen- und/oder Familienanamnese ein evidentes Risiko ermittelt, sollten die medizinisch-wissenschaftlich sinnvollen Möglichkeiten (auch die Grenzen) der genetischen Labordiagnostik abgeklärt werden. Die Patienten sollen ausführlich über die Bedeutung sowie der Tragweite der Diagnostik aufgeklärt sowie deren Zustimmung eingeholt werden. In einer ausführlichen Beratung soll der Patient über die Konsequenzen für sich selber, aber auch für seine Familie informiert werden, um zu einer eigenverantwortlichen Entscheidung kommen zu können (Tabelle 4).

Die durchgeführten molekularen Untersuchungen sollten weiterhin in sinnvollem Zusammenhang zur entsprechenden Indikationsstellung stehen (nicht alles was machbar ist, muss auch gemacht werden). Viele Zusammenhänge von genetischen Variationen mit unterschiedlichen Erkrankungen sind in großen Studien gezeigt worden. Die signifikanten Zusammenhänge sind oftmals eindeutig und wissenschaftlich von höchstem Interesse. Es nützt dem einzelnen Patienten als Ratsuchenden jedoch wenig, wenn zwar signifikante Zusammenhänge in großen Gruppen bestehen, diese jedoch keine sichere (sinnvolle?) Aussage auf den einzelnen Erkrankten zulassen.

1) Welsh, MJ., Tsui LC, Boar TF, Beauder AL Cystic Fibrosis. In: Scriver CL, Beaudet AI, Sly WS, Valle D (eds). The Metabolic Basis of Inherited Disease. New York: McGraw-Hill, 3799-3876, 1995
2) Xavier Estivill, Consol Bancells, Cristina Ramos, and the Biomed CF Mutation Analysis Consortium. Geographic Distribution and Regional Origin of 272 Cystic Fibrosis Mutations in European Populations; Human Mutation 10:135-154, 1997
3) Kerem, B.; Buchanan, J. A.; Durie, P.; Corey, M. L.; Levison, H.; Rommens, J. M.; Buchwald, M.; Tsui, L.-C. DNA marker haplotype association with pancreatic sufficiency in cystic fibrosis. Am. J. Hum. Genet. 44: 827-834, 1989
4) Chillon, M.; Casals, T.; Mercier, B.; Bassas, L.; Lissens, W.; Silber, S.; Romey, M.-C.; Ruiz-Romero, J.; Verlingue, C.; Claustres, M.; Nunes, V.; Ferec, C.; Estivill, X. : Mutations in the cystic fibrosis gene in patients with congenital absence of the vas deferens. New Eng. J. Med. 332: 1475-1480, 1995
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7) Martinelli, I.; Sacchi, E.; Landi, G.; Taioli, E.; Duca, F.; Mannucci, P. M. : High risk of cerebral-vein thrombosis in carriers of a prothrombin-gene mutation and in users of oral contraceptives. New Eng. J. Med. 338: 1793-1797, 1998.
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9) Morrison NA, Qi JC, Tokita A, Kelly PJ, Crofts L, Nguyen TV, Sambrook PN, Eisman JA. Prediction of bone density from vitamin D receptor alleles. Nature. Jan 20;367(6460):284-7, 1994
10) Breast Cancer Linkage Consortium, Pathology of familial breast cancer: differences between breast cancers in carriers of BRCA1 or BRCA2 mutations and sporadic cases. Lancet. May 24;349(9064):1505-10, 1997
11) Nussbaum RL, Ellis CE. Alzheimer's disease and Parkinson's disease. N Engl J Med. Apr 3;348(14):1356-64, 2003
12) Frosst P, Blom HJ, Milos R, Goyette P, Sheppard CA, Matthews RG, Boers GJ, den Heijer M, Kluijtmans LA, van den Heuvel LP, et al. A candidate genetic risk factor for vascular disease: a common mutation in methylenetetrahydrofolate reductase, Nat Genet. May;10(1):111-3, 1995

Weiterführende Literatur und Verweise:
Labormedizin in der Naturheilkunde; Urban & Fischer; Michael Martin (Hrsg) 2. Auflage 2002
Wissenschaftsethik und Technikfolgenbeurteilung Band 7; C.R. Bartram et al. Humangenetische Diagnostik, Springer Verlag, 2000
Gen Medizin Eine Bestandsaufnahme, A.M. Raem et al., Springer Verlag 2001
Humangenetik, Enke Reihe zur AO[Ä], Jan Murken und Hartwig Cleve, 5. Auflage, Ferdinand Enke Verlag 1994
Berufsverband Medizinische Genetik e.V. http://www.bvmedgen.de
Deutsche Gesellschaft für Humangenetik e.V. http://www.gfhev.de