Next-Generation-Sequencing (NGS) bezeichnet eine moderne Methode zur Analyse der genetischen Information. Als zweite Generation der Sequenziertechnologie stellt NGS einen bedeutenden Fortschritt gegenüber der klassischen Sanger-Sequenzierung dar. Während mit der Sanger-Methode nur einzelne, kurze DNA-Abschnitte analysiert werden konnten, ermöglicht NGS die gleichzeitige Analyse von Millionen DNA-Fragmenten innerhalb eines einzigen Tages bei vergleichsweise geringen Kosten.

Dabei entstehen kurze sequenzierte DNA-Abschnitte, sogenannte Reads, die etwa 75 bis 600 Basen lang sind. Diese Reads werden anschließend mithilfe bioinformatischer Verfahren wie Puzzleteile zu einer vollständigen Gesamtsequenz zusammengesetzt. Für längere Reads bietet die neueste Technologie, das Third Generation Sequencing (TGS) neue Möglichkeiten.

Unser Labor arbeitet mit der NextSeq2000-Plattform, die einen Durchsatz von bis zu 1,1 Milliarden Reads pro Lauf ermöglicht und damit höchste Anforderungen an Qualität und Geschwindigkeit erfüllt.

NGS wird in unserem Labor für verschiedene diagnostische Fragestellungen eingesetzt:

• Krankheitsassoziierte Genpanels: gezielte Analyse ausgewählter Gene, die mit bestimmten Erkrankungen in Verbindung stehen
• Whole Exome Sequencing (WES): Analyse der gesamten kodierenden Erbinformation, also aller Gene, die direkt für Proteine verantwortlich sind
• Whole Genome Sequencing (WGS): Analyse der vollständigen Erbinformation eines Menschen

Diese Verfahren ermöglichen eine effiziente Identifizierung genetischer Varianten, die für erbliche Erkrankungen verantwortlich sein können und leisten damit einen wichtigen Beitrag zur individualisierten Diagnostik.

Von der eingesandten Blutprobe bis zum Ergebnis durchläuft jede Probe mehrere sorgfältig kontrollierte Schritte:

1. DNA-Isolation: Aus der Blutprobe wird die DNA extrahiert und für die weitere Verarbeitung vorbereitet.
2. Erstellen einer DNA-Bibliothek: Die isolierte DNA wird in kleinere Fragmente zerlegt, aufgereinigt und vervielfältigt (amplifiziert). An jedes Fragment werden zwei Arten von Sequenzen angehängt: sogenannte Barcodes zur eindeutigen Zuordnung der Probe zum jeweiligen Patienten bzw. zur jeweiligen Patientin, sowie Adaptersequenzen, die für den eigentlichen Sequenziervorgang notwendig sind.
3. Poolen: Bis zu 12 einzelne DNA-Bibliotheken können zusammengeführt und anschließend parallel sequenziert werden. Das erhöht die Geschwindigkeit und verbessert die Wirtschaftlichkeit der Methode.
4. Sequenzierung: NGS nutzt das Prinzip des Sequencing-by-Synthesis: Die DNA-Fragmente binden über ihre Adaptersequenzen an eine Trägerplatte. Anschließend wird mithilfe von Enzymen der fehlende Gegenstrang Baustein für Baustein ergänzt. Dabei kommen fluoreszierende DNA-Bausteine zum Einsatz. Jede der vier DNA-Basen leuchtet in einer anderen Farbe. Das Gerät fotografiert jeden Einbauschritt und kann so aus der Abfolge der Lichtblitze die vollständige DNA-Sequenz rekonstruieren.
5. Bioinformatische Auswertung: Die ermittelten Sequenzen werden mit einer Referenzsequenz verglichen. Abweichungen sogenannte „Varianten“ werden identifiziert und im klinischen Kontext bewertet.

Sie möchten mit uns sequenzieren?

Alle Informationen zum Einsendeschein sowie technische Details zum Whole Exome Sequencing (WES) und zur Genpaneldiagnostik finden Sie unter:

• Einsendeschein inklusive Einwilligungserklärung
• Beispielbefund
• Weitere relevante Informationen (TechNotes Link)