In memoriam Lisa. und aller Kinder, die nur viel zu kurz das Licht dieser Welt erblicken durften. Matthias Bloechle

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1 In memoriam Lisa und aller Kinder, die nur viel zu kurz das Licht dieser Welt erblicken durften Matthias Bloechle 1

2 Mit Gentest zum Wunschkind? Prof. Dr. rer. nat. Wolfgang Schumann Institut für Genetik Universität Bayreuth 2

3 Sollen wir in die Gene Ungeborener blicken? Wer darf das? Die Eltern? Die Versicherungen? Zu welchem Zweck dürfen die genetischen Daten genutzt werden? 3

4 Vortragschwerpunkte 1. Grundlagen 2. Erbkrankheiten 3. Pränataldiagnostik: invasive und nichtinvasive Methoden 4. Präimplantations-Diagnostik (PID) 5. Ausblick 4

5 1. Grundlagen 2. Erbkrankheiten 3. Pränataldiagnostik: invasive und nichtinvasive Methoden 4. Präimplantations-Diagnostik (PID) 5. Ausblick 5

6 Historische Entwicklung I 1866: Gregor Mendel entdeckt in Brünn die Erbgesetze 1869: Friedrich Miescher entdeckt in Tübingen das Erbgut = DNA 1944: Avery und Mitarbeiter weisen nach, dass DNA der Träger der genetischen Information ist 6

7 Historische Entwicklung II 1977: Frederick Sanger entwickelt ein Verfahren zur Bestimmung der Abfolge der Basen in der DNA = DNA Sequenzierung 1983: Kary Mullis entwickelt ein Verfahren zur Vervielfältigung der DNA = DNA Ketten Reaktion = PCR 7

8 Grundbegriffe 1. DNA 2. Gen 3. Chromosom 4. Der Weg vom Gen zum Protein 5. Mutation 8

9 1. Was ist DNA? DNA besteht aus den vier Bausteinen - Adenin - Cytosin - Guanin - Thymin Basenpaarungs- Regel AACTCTGTGCACGGTCCAATGCATC TTGAGACACGTGCCAGGTTACGTAG 9

10 2. Was ist ein Gen? Gen A Gen B Gen C Gene sind definierte Abschnitte auf der DNA Mensch ~ Gene 10

11 3. Was ist ein Chromosom? Chromosomen sind lange DNA Moleküle und Träger der Gene Bakterien enthalten in der Regel ein einzelnes zirkulares Chromosom Escherichia coli: ca Gene Pflanzen, Tiere und Mensch: mehrere lineare Chromosomen Mensch: 46 Chromosomen, je 23 vom Vater und 23 von der Mutter 11

12 Die 46 Chromosomen des Menschen Männlicher Chromosomensatz XY XX Weiblicher Chromosomensatz 12

13 4. Der Weg vom Gen zum Protein Gen A Gen B Gen C Boten-RNA 13 Protein A Protein B Protein C

14 5. Was ist eine Mutation? Eine Mutation ist eine Änderung in der DNA: AATGGTCCATGC TTACCAGGTACG AATGCTCCATGC TTACGAGGTACG 14

15 Wie identifiziert man Mutationen? Methode: durch Bestimmung der Abfolge der Basen ATGCTGCAAGGCTCAAGGCTACT ATGCTGCTAGGCTCAAGGCTACT ATGCAGCAAGGCTCAAGGCTACT ATGCTGCAAGGCTCAAGCCTACT Menschliche DNA: etwa 3 Milliarden Basen(paare) 15

16 Wie weist man Mutationen nach? Prinzip: Basenpaarung A T* A T* T* G A* G C* T A T A A G T G C C G C G G C A C G G C G C C C G C C C G C A A A T A T C G C G G C G C G A T A T T T A T A T A T A A G C G C Gen-Chips 16

17 1. Grundlagen 2. Erbkrankheiten 3. Pränataldiagnostik: invasive und nichtinvasive Methoden 4. Präimplantations-Diagnostik (PID) 5. Ausblick 17

18 Vererbung 1. Wir besitzen 23 Chromosomenpaare: 22 Autosomenpaare = 44 zwei Geschlechts-Chromosomen Frau: X X Mann: X Y 2. Mutationen sind dominant oder rezessiv dominant = ein mutiertes Gen führt bereits zur Krankheit rezessiv = ein mutiertes Gen führt nicht zur Krankheit 18

19 Beispiele für autosomal dominante Erbkrankheiten Muskeldystrophie Erblicher Augenkrebs Chorea Huntington Neurofibromatose 19

20 Beispiele für autosomal rezessive Erbkrankheiten Phenylketonurie Mukoviszidose Albinismus 20

21 Überzählige Chromosomen Trisomien Bekannte Trisomien: Trisomie 21 = Down-Syndrom Trisomie 13 = Patau-Syndrom Trisomie 18 = Edwards-Syndrom Kinder mit Trisomie 13 und 18 können lebend geboren werden, sterben aber sehr früh 21

22 Down-Syndrom ~95% aller Schwangeren in Deutschland mit der Diagnose Trisomie 21 entscheiden sich für einen Schwangerschaftsabbruch 22

23 Monogenetische Erkrankungen Erkrankung wird durch eine Mutation in einem einzelnen Gen hervorgerufen ~ monogenetische Erkrankungen bekannt Beispiele: - Mukoviszidose (= zystische Fibrose): > 1000 verschiedene Mutationen - Phenylketonurie - Albinismus - Chorea Huntington: neurodegenerative Erkrankung (> 40. Lebensjahr) ohne Heilung 23

24 Polygenetische Merkmale Die Vererbung von komplexen individuellen Merkmalen ist unbekannt: - Intelligenz - Musikalität - sportliche Fähigkeiten - Haar- und Augenfarbe - sprachliche Kompetenz - künstlerisches Talent 24

25 Historische Entwicklung 1959: Jérôme Lejeune findet ein überzähliges Chromosom beim Menschen mit Down Syndrom 1966: Mark Steele und Roy Breg isolieren Fötuszellen aus dem Fruchtwasser Analyse des Geschlechts 2000: Entzifferung der menschlichen Gene Jagd nach den Genen beginnt, die für monogenetische Erbkrankheiten verantwortlich sind 25

26 Das menschliche Genom ist entschlüsselt: 2000 Francis Collins Craig Venter Bill Clinton 26

27 1. Grundlagen 2. Erbkrankheiten 3. Pränataldiagnostik: invasive und nichtinvasive Methoden 4. Präimplantations-Diagnostik (PID) 5. Ausblick 27

28 Nachweis von Erbkrankheiten und Fehlbildungen 1. invasive Methoden: - Fruchtwasserentnahme = Amniozentese - Chorionzotten-Biopsie 2. nicht-invasive Methoden - Ultraschall - Gentests - Analyse des gesamten Erbguts 28

29 Amniozentese Entnahme von fötalen Zellen aus dem Fruchtwasser ab der 14. Schwangerschaftswoche Gefahr einer Fehlgeburt 29

30 Was kann man mit einer Amniozentese nachweisen? Geschlecht Erbkrankheiten (Analyse der DNA mittels Gen- Chips) Trisomien 30

31 Der mörderische Makel Frau Anzeigetafel in Neu Dehli Geschlechtermord 31

32 Chorionzotten Biopsie ab der Schwangerschaftswoche 32

33 Ultraschall-Untersuchung ab der 8. Schwangerschaftswoche 33

34 Was kann man mit einer Ultraschall- Untersuchung nachweisen? 1. Alter des Embryos 2. Geschlecht 3. Fehlbildungen 2009: ~ Amniozentesen in D 1/200 Untersuchungen Fehlgeburt 34

35 Isolierung von fötaler DNA aus dem Blut der schwangeren Mutter freie fötale DNA = ffdna ~ 5 ml Blut ausreichend Analyse auf Trisomie 21: - Firma Life Codexx: PraenaTest Ende dieses Monats; Sequenom: MaterniT21; seit Oktober 2011; $ Analyse der gesamten DNA: ~

36 1. Grundlagen 2. Erbkrankheiten 3. Pränataldiagnostik: invasive und nichtinvasive Methoden 4. Präimplantations-Diagnostik (PID) 5. Ausblick 36

37 Präimplantations-Diagnostik (PID) 37

38 PID 1995: erstes PID-Baby kam zur Welt : erstes deutsches PID- Baby geboren (Uni-Klinik Lübeck) > 4000 PID-Kinder weltweit geboren Untersuchungen auf bestimmte Krankheiten erlaubt: - Down-Syndrom - Chorea Huntington - Mukoviszidose - Bluterkrankheit Hämophilie A und B 38

39 Anwendung der PID Belgien: Rund 50 monogene Erkrankungen, z.b. - zystische Fibrose - Muskeldystrophie Potentielle Krankheiten: nur BRCA1 39

40 Erfahrungen mit der PID im Ausland Großbritannien: ~500 Behandlungszyklen zwischen 1990 und 2004 mit ~100 Kindern Frankreich: ~100 PID-Behandlungen pro Jahr mit Geburten pro Jahr Fazit: Keine Hinweise auf Wunsch-Babies 40

41 Sonderfälle 1. Rettungsgeschwister 2. behindertes Kind 41

42 Rettungsgeschwisterkind Zain Hashmi 2 Jahre (02/2002) β-thalassemia Lebenserwartung ohne Behandlung: ~10 Jahre Mit Behandlung: ~15 Jahre

43 Taubes Ehepaar Wunsch: taubes Kind Technik: in vitro Fertilisation, genetische Analyse im 8-Zell Stadium

44 1. Grundlagen 2. Erbkrankheiten 3. Pränataldiagnostik: invasive und nichtinvasive Methoden 4. Präimplantations-Diagnostik (PID) 5. Ausblick 44

45 Was ist neu? Aus dem Blut der schwangeren Mutter kann bereits in den ersten Schwangerschaftswochen embryonale DNA isoliert und auf Trisomien und Erbkrankheiten hin analysiert werden ohne Gefahr für den Embryo 45

46 Wichtige Fragen 1. Kommt die Schwangerschaft auf Probe? 2. Steuern wir auf eine Medizin zu, die gesunde Kinder garantiert? 3. Was ist eine schwerwiegende Erbkrankheit? 4. Wer bezahlt für den Gentest? 46

47 Nur knapp 10% aller physischen und psychischen Behinderungen gehen auf Erbkrankheiten zurück 47

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