DE10322282A1 - Automated genotyping, useful e.g. for assessing risk of developing thrombosis, comprises hybridization to a microarray of probes and evaluation against a control standard to indicate target sequences that can not be evaluated - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein System zur automatischen Genotypisierung mittels eines Mikroarrays.The The invention relates to a method and a system for automatic Genotyping using a microarray.
Eine Vielzahl von Erkrankungen wie beispielsweise Erkrankungen des Herz/Kreislauf- oder des Blutgerinnungssystems beruhen auf einer Vielzahl von Ursachen, wobei nicht nur die Lebensgewohnheiten des Patienten, sondern auch dessen genetische Veranlagung ausschlaggebend sind. Es besteht daher ein Bedarf an genetischen Testsystemen, die eine Genanalyse des Patienten zur Ermittlung seines Erkrankungsrisikos zuverlässig, schnell und kostengünstig erlauben.A Many diseases such as cardiovascular diseases or the blood coagulation system are due to a variety of causes, taking not only the patient's lifestyle, but also whose genetic disposition is crucial. It therefore exists a need for genetic test systems that can carry out a genetic analysis of the Patients to determine their risk of disease reliably, quickly and inexpensive allow.
DNA-Mikroarrays erlauben prinzipiell die Durchführung genetischer Analysen im Hochdurchsatz. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass ein routinemäßiger Einsatz der Mikroarray-Technologie in medizinischen und diagnostischen Laboren nicht ohne weiteres möglich ist. Dies beruht darauf, dass diese Technologie störanfällig und somit die Etablierung nur mit hohem technischen und finanziellen Aufwand machbar ist. Zudem ist die Handhabung von Mikroarrays technisch aufwendig. Aus diesem Grunde ist geschultes Personal notwendig, um einen bestimmungsgemäßen (Einsatz in der Routinediagnostik zu ermöglichen.DNA microarrays basically allow implementation high throughput genetic analysis. In practice, however shown that a routine use of microarray technology in medical and diagnostic laboratories not easily possible is. This is because this technology is prone to failure and thus the establishment only with high technical and financial Effort is feasible. The handling of microarrays is also technical consuming. For this reason, trained personnel is necessary for an intended use enable in routine diagnostics.
Hinzu kommt, dass auch die Auswertung der Mikroarrays anspruchsvoll ist und nur von entsprechend geschultem Fachpersonal vorgenommen werden kann. Gerade die Auswertung stellt jedoch einen entscheidenden Faktor dar, da eine Fehlinterpretation der Ergebnisse zu Fehldiagnosen führen kann. Die Anwendung dieser Technologie in der Routineanalytik war daher bislang unmöglich und galt auch in Zukunft als nicht möglich, da bisher kein Verfahren existierte, um das anfällige und komplexe Mikroarraysystem so zu automatisieren, dass es weitestgehend ohne menschliche Überprüfung zu verlässlichen Ergebnissen führt.in addition comes that the evaluation of the microarrays is also demanding and only be carried out by appropriately trained specialist personnel can. However, the evaluation is a crucial factor because of a misinterpretation of the results of misdiagnoses to lead can. The application of this technology in routine analysis was therefore impossible so far and was not considered to be possible in the future, since no procedure existed so far to the vulnerable and automate complex microarray systems so that it is largely without human verification reliable Results.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie ein System bereitzustellen, welches eine weitestgehend automatische und zuverlässige Durchführung einer DNA-Mikroarray-Analyse sowie deren Auswertung bis hin zur Genotypisierung ermöglicht.The The invention is therefore based on the object of a method and to provide a system that is largely automatic and reliable execution a DNA microarray analysis and its evaluation up to Genotyping enables.
Gelöst wird diese Aufgabe durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie das System gemäß Anspruch 14.Is solved this task by the method according to claim 1 and the system according to claim 14th
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur automatischen Genotypisierung kommt ein Mikroarray mit Sonden zum Einsatz, die komplementär zu Wildtyp- und Mutationssequenzen der jeweils zu untersuchenden Targetsequenzen sind. So werden beispielsweise auf dem Mikroarray neben den Wildtyp-Sequenzen vorzugsweise die gängigen, für das jeweilige Krankheitsbild relevanten, funktionell charakterisierten Mutationssequenzen aufgebracht, von denen bekannt ist oder vermutet wird, dass bei Vorhandensein der entsprechenden Mutation ein genetisches Risiko besteht. Diese für den jeweiligen Mikroarray ausgewählten Sequenzen bilden die Sondensequenzen.at the inventive method A microarray with probes is used for automatic genotyping to use that complementary to wild-type and mutation sequences of the individual to be examined Are target sequences. For example, on the microarray in addition to the wild-type sequences, the usual ones for the respective clinical picture are preferred relevant, functionally characterized mutation sequences applied, which is known or suspected to be present there is a genetic risk for the corresponding mutation. This for the selected microarray Sequences form the probe sequences.
Die zu untersuchende Probe wird mit dem Mikroarray inkubiert, so dass die in der Probe vorhandenen Targetmoleküle mit den entsprechenden komplementären Sonden hybridisieren. Erfindungsgemäß werden die hybridisierten Targetmoleküle nachgewiesen und das Hybridisierungsmuster des Mikroarrays mittels eines Lesegerätes abgelesen.The The sample to be examined is incubated with the microarray so that the target molecules present in the sample with the corresponding complementary probes hybridize. According to the invention the hybridized target molecules detected and the hybridization pattern of the microarray using of a reader read.
Ein wesentlicher Punkt der vorliegenden Erfindung ist der Einsatz der rechnergestützten Auswerteeinheit, welche die mittels des Lesegerätes abgelesenen Daten des Hybridisierungsmusters anhand von Kontrollstandards, die insbesondere interne Kontrollen und vorgegebene Grenzwerte umfassen, automatisch auswertet. Durch den Vergleich der abgelesenen Daten mit den vorgegebenen Grenzwerten wird festgestellt, ob ein bestimmtes Merkmal oder der ganze Test auswertbar ist. So wird erfindungsgemäß bei Nichteinhaltung der vorgegebenen Kontrollstandards entweder die gesamte Messung verworfen oder aber einzelne der untersuchten Targetsequenzen (Merkmale) aufgrund des Vergleichs mit den vorgegebenen Grenzwerten als nicht auswertbar erklärt. Die betroffene zu untersuchende Targetsequenz – wie beispielsweise eine bestimmte Genmutation – wird dann vorzugsweise als nicht auswertbar angezeigt, so dass der Anwender weiß, dass die Targetmoleküle der zu untersuchenden Probe für diese Targetsequenz nicht genotypisiert werden konnten und diese Targetsequenz somit nicht erfasst wurde. Durch die internen Kontrollen und vorgegebenen Grenzwerte als Kontrollstandards wird gewährleistet, dass nur ein solcher Mikroarray bzw. nur solche Targetsequenzen ausgewertet werden und in die Genotypisierung einfließen, bei denen aufgrund der Einhaltung der vorgegebenen Grenzwerte sicher angenommen werden kann, dass diese auswertbar sind und verlässliche Ergebnisse liefern. Dadurch überwindet die Erfindung ein wesentliches Problem im Stand der Technik und ermöglicht eine zuverlässige Automatisierung der Auswertung, ohne dass hierfür geschultes Personal notwendig ist.On An essential point of the present invention is the use of the computer-aided Evaluation unit which contains the data of the hybridization pattern read by means of the reading device based on control standards, particularly internal controls and include predetermined limit values, automatically evaluated. By the comparison of the read data with the specified limit values it is determined whether a certain characteristic or the whole test is evaluable. Thus, according to the invention, if the specified control standards are not complied with either the entire measurement was discarded or some of the examined Target sequences (features) based on the comparison with the specified ones Limit values declared as not evaluable. The affected to be examined Target sequence - how for example a certain gene mutation - is then preferably called not displayed so that the user knows that the target molecules the sample to be examined for this Target sequence could not be genotyped and this target sequence was therefore not recorded. By internal controls and predetermined Limit values as control standards ensure that only one Microarray or only such target sequences are evaluated and flow into the genotyping, where those are safe due to compliance with the specified limit values can be assumed that these can be evaluated and are reliable Deliver results. This overcomes the invention is a major problem in the prior art and allows a reliable Automation of the evaluation without the need for trained personnel is.
Der Genotyp der Targetmoleküle in der zu untersuchenden Probe, also beispielsweise des Patienten, wird anhand der ermittelten Hybridisierungsintensität der Targetmoleküle in der Probe mit den Sonden auf dem Mikroarray automatisch bestimmt. Aufgrund der Verwendung von internen Kontrollen und vorgegebenen Grenzwerten kommt es nur zur Auswertung solcher Hybridisierungsmuster, die eindeutig bestimmbar sind. Damit erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren erstmalig den routinemäßigen Einsatz der Mikroarrays in der Diagnostik.The genotype of the target molecules in the sample to be examined, for example the Pati enten is determined automatically on the basis of the determined hybridization intensity of the target molecules in the sample with the probes on the microarray. Due to the use of internal controls and specified limit values, only hybridization patterns that can be clearly determined are evaluated. The method according to the invention thus allows the routine use of the microarrays in diagnostics for the first time.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können in vorteilhafter Weise beispielsweise bekannte Genpolymorphismen, die mit einem erhöhten Erkrankungsrisiko assoziiert sind, in einem einzigen Testansatz routinemäßig untersucht werden. Gleichzeitig wird die systematische Untersuchung von Kombi nationen der genetischen Risikofaktoren ohne Mehraufwand ermöglicht. Anders als bei biochemischen Nachweisverfahren ist aufgrund der Genotypisierung eine Unterscheidung von heterozygoten und homozygoten Merkmalsträgern möglich. Die durch das erfindungsgemäße Verfahren mögliche Erstellung von Risikoprofilen und die Erkennung von Risikokonstellationen helfen dem behandelnden Arzt, Verdachtsdiagnosen abzuklären und notwendige Vorbeugemaßnahmen einzuleiten.With the inventive method can advantageously known gene polymorphisms, for example, those with an elevated Risk of disease are associated in a single test approach routinely examined become. At the same time, the systematic investigation of combinations genetic risk factors without additional effort. Unlike with biochemical detection methods, due to the Genotyping is a distinction between heterozygous and homozygous feature media possible. The through the inventive method possible Creation of risk profiles and the detection of risk constellations help the treating doctor to clarify suspected diagnoses and necessary preventive measures initiate.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung der vorliegenden Erfindung werden die Ergebnisse des Arrays automatisch mit einer integrierten Datenbank abgeglichen und den jeweiligen Ergebnissen entsprechende Kommentare ausgegeben. Dadurch wird die Interpretation der Ergebnisse erheblich erleichtert. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ein Expertensystem zur genetischen Untersuchung mittels eines Mikroarrays zur Verfügung gestellt.According to one advantageous further development of the present invention the results of the array automatically with an integrated database compared and comments corresponding to the respective results output. This makes the interpretation of the results significant facilitated. This advantageously turns into an expert system made available for genetic analysis using a microarray.
Ein Expertensystem ist im wesentlichen ein Computerprogramm, welches Spezialwissen von menschlichen Experten in einem begrenzten Aufgabengebiet nachbildet und somit eine Problemstellung mit einer einem Experten vergleichbaren Leistung löst.On Expert system is essentially a computer program, which Special knowledge from human experts in a limited area of responsibility reproduces and thus a problem with an expert comparable performance solves.
Durch die Möglichkeit der integrierten Datenbank wird es dem behandelnden Arzt erleichtert, die Diagnose zu stellen.By the possibility the integrated database makes it easier for the attending physician to make the diagnosis.
Der kritische Punkt hinsichtlich der Funktionalität eines solchen Expertensystems liegt in den zur Verfügung stehenden Ausgangsdaten, da diese die Basis für die Auswertung durch das Expertensystem bilden. Nur wenn diese zutreffend und verlässlich sind, kann ein Expertensystem zuverlässig arbeiten und somit das richtige Ergebnis ausgeben.The critical point regarding the functionality of such an expert system is available in the standing output data, since this is the basis for the evaluation by the Form expert system. Only if these are correct and reliable an expert system can be reliable work and thus output the correct result.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die automatische Bestimmung des Genotyps, wobei aufgrund der vorgesehenen internen Kontrollen und Grenzwerte sichergestellt wird, dass nur ordnungsgemäß durchgeführte Analysen zur Genotypbestimmung herangezogen werden. Dadurch wird der routinemäßige Einsatz eines Expertensystems erst möglich und es somit dem behandelnden Arzt erleichtert, das genetische Risiko eines Patienten abzuschätzen. In die Datenbank können beispielsweise bisher gewonnene Erkenntnisse zu bereits funktionell charakterisierten Mutationen aufgenommen werden.The inventive method allows the automatic determination of the genotype, due to of the planned internal controls and limit values will that only properly performed analyzes for Genotype determination can be used. This makes the routine use of an expert system is only possible and it makes it easier for the attending doctor to reduce the genetic risk to assess a patient. Can in the database For example, knowledge gained so far on already functional characterized mutations are included.
Vorzugsweise ermöglicht die Datenbank auch Aussagen zu Kombinationen von Ergebnissen. Dies beinhaltet die Kommentierung von Ergebnissen, die auf dem Vorhandensein von zwei oder mehreren Mutationen beruhen, von denen bekannt ist, dass sie eine Wechselwirkung miteinander aufweisen. So sind es oftmals erst Kombinationen, die eine Erkrankung wahrscheinlich machen, während die einzelnen Mutationen für sich allein genommen weniger bedeutend sind. Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die Erstellung von Kombinationsergebnissen ist in vorteilhafter Weise die Erkennung und Auswertung derartiger Mutationen mit Synergieeffekten möglich.Preferably allows the database also makes statements about combinations of results. This involves commenting on results based on the presence are based on two or more mutations that are known to that they interact with each other. It is often so only combinations that make an illness probable, while the individual mutations for are less important on their own. By the inventive method and the creation of combination results is more advantageous Way the detection and evaluation of such mutations with synergy effects possible.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens kommt ein Mikroreaktionsgefäß zum Einsatz, in das der Mikroarray integriert ist (siehe beispielsweise die deutsche Patentanmeldung 102 01 463.9 vom 16. Januar 2002 der ClonDiag Chip Technologies, Jena, „Reaktionsgefäß zur Durchführung von Array-Verfahren"). Das Sondenarray ist dabei vorzugsweise am Boden des Röhrchens angeordnet. Der Einsatz eines solchen kombinierten Mikroreaktionsgefäßes ermöglicht es, dass alle notwendigen Arbeitsschritte direkt in einem Reaktionsgefäß mit gängiger Laborausstattung durchgeführt werden können. Dadurch sind umständliche und ein Fehlerpotential bergende Handgriffe vermeidbar, so dass das Verfahren auch von nicht speziell geschultem Personal nach kurzer Einweisung möglich ist. Des weiteren ist die Verwendung eines Mikroreaktionsgefäßes mit integriertem Mikroarray für die Durchführung der Hybridisierung von Vorteil. So gewährleistet das Mikroreaktionsgefäß eine homogene Benetzung und Temperierung des Mikroarrays für alle Reaktionsschritte. Dadurch las sen sich durch die Handhabung spezieller Hybridisierungskammern häufig verursachte Artefakte vermeiden, was die Qualität der Hybridisierung und somit die der einzelnen durchgeführten Array-Untersuchungen verbessert.According to one advantageous further development of the method according to the invention a microreaction vessel is used, in which the microarray is integrated (see for example the German patent application 102 01 463.9 dated January 16, 2002 of ClonDiag Chip Technologies, Jena, “Reaction vessel for carrying out Array method "). The probe array is preferably at the bottom of the tube arranged. The use of such a combined microreaction vessel enables that all necessary work steps are carried out directly in a reaction vessel with common laboratory equipment can. This makes it cumbersome and handles that contain a potential for error can be avoided, so that the procedure is also carried out by personnel who have not been specially trained Briefing possible is. The use of a microreaction vessel is also included integrated microarray for the implementation hybridization is an advantage. In this way, the microreaction vessel ensures homogeneous Wetting and tempering the microarray for all reaction steps. Read this often caused by handling special hybridization chambers Avoid artifacts, what the quality of hybridization and thus that of the individual Array investigations improved.
Die
DNA-Mikroarrays werden vorzugsweise mit für das jeweilige zu untersuchende
Krankheitsbild erstellten Sonden versehen, die entweder durch Standardimmobilisierungsverfahren
aufgebracht oder durch ein spezielles in situ-Syntheseverfahren (siehe
beispielsweise
Vorzugsweise werden die einzelnen Sonden mehrfach auf dem Mikroarray aufgetragen, um eine Mehrfachauswertung zu ermöglichen. Dies erhöht die Qualität der Ergebnisse. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform werden die einzelnen Sonden wenigstens je dreimal, vorzugsweise viermal, aufgetragen. Des weiteren ist es vorteilhaft, auf dem Mikroarray Sequenzen anzuordnen, die als interne Kontrollen fungieren. Diese Kontrollen umfassen beispielsweise solche zur Überprüfung der Polymerasekettenreaktion, solche zur Überprüfung des Hybridisierungsverfahrens, sowie solche zur Überprüfung der Silberfärbung. Dadurch werden externe Kontrollen, die einen zusätzlichen Arbeitsaufwand beinhalten, weitestgehend überflüssig.Preferably the individual probes are applied several times on the microarray, to enable multiple evaluations. This increases the quality of the results. According to the preferred embodiment the individual probes are preferably at least three times each four times, applied. Furthermore, it is advantageous to use the microarray Arrange sequences that act as internal controls. This Controls include, for example, those for checking the polymerase chain reaction, those to check the Hybridization process, as well as those for checking the silver color. Thereby external controls, which involve additional work, are largely unnecessary.
Verschiedene
bekannte Technologien können
zum Nachweis der hybridisierten Moleküle verwendet werden. So können die
Targetsequenzen entweder direkt oder indirekt beispielsweise mit
Fluoreszenzfarbstoffen, mit Enzymen, mittels Chemilumineszenz, oder
mit Radioaktivität
nachgewiesen werden. Auch physikalische Methoden wie die Massenspektrometrie
können
zur Detektion von Hybridiserungsreaktionen verwendet werden. Vorzugsweise wird
erfindungsgemäß eine Silbermarkierung
zum Nachweis hybridisierter Moleküle eingesetzt (siehe beispielsweise
WO 02/002810 „Verfahren
zum qualitativen und/oder quantitativen Nachweis von molekularen
Wechselwirkung auf Sondenarrays").
Dabei handelt es sich um ein robustes und somit wenig störanfälliges Markierungsverfahren,
das zugleich hochempfindlich ist. Dieses ist im Detail in
Besonders bevorzugt ist die Kombination des Silbernachweises mit einem densitometrischen Lesegerät. Die Silberfärbung hat gegenüber auf Fluoreszenz basierenden Methoden den Vorteil, dass Ergebnisschwankungen, die durch das Ausbleichen der für die Probenmarkierung üblicherweise eingesetzten Fluorophore auftreten, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß dieser Ausführungsvariante keine Rolle spielen. Die Benutzung des Lesegeräts ermöglicht die ortsaufgelöste, sensitive Detektion des bei dem Nachweis entstehenden Silberpräzipitates auf dem Sondenarray. Hierdurch wird die Verfolgung des zeitlichen Verlaufs des Silberniederschlages und damit der semiquantitative Nachweis der Targethybridisierung ermöglicht. Durch die zeitliche Verfolgung der Silberpräzipitation lassen sich der dynamische Messbereich erweitern und die Sensitivität der Analyse steigern.Especially the combination of the silver detection with a densitometric reading device is preferred. The silver color has across from fluorescence-based methods the advantage that fluctuations in results, by fading the for the sample label usually Fluorophores used occur in the inventive method according to this variant does not matter. The use of the reader enables the spatially resolved, sensitive Detection of the silver precipitate formed during the detection on the probe array. This will keep track of the time Course of the silver precipitation and thus the semi-quantitative Allows detection of target hybridization. Due to the temporal Tracking silver precipitation the dynamic measuring range and the sensitivity of the analysis can be expanded increase.
Das erfindungsgemäße Verfahren findet grundsätzlich Einsatz für Genotyp- und Mutationsanalysen.The inventive method basically takes place Use For Genotype and mutation analyzes.
Eine bevorzugte Applikation für das erfindungsgemäße Verfahren stellt die Analyse der angeborenen Neigung zu Thrombosen (Thrombophilie) dar. Etwa zwei von tausend Menschen in Deutschland sind im Laufe ihres Lebens von einer tiefen Bein- oder Beckenvenenthrombose betroffen. Jährlich sterben in Deutschland bis zu 40.000 Patienten an der schwersten Komplikation der tiefen Beinvenenthrombose, der Lungenembolie. Neben Risikofaktoren wie Rauchen, Übergewicht, zeitweiser Immobilisierung, Schwangerschaft und Einnahme von oralen Kontrazeptiva ist die Thrombophilie zu einem erheblichen Anteil genetisch bedingt. Mehr als die Hälfte der Thrombosepatienten ist genetisch vorbelastet.A preferred application for the inventive method represents the analysis of the innate tendency to thrombosis (thrombophilia). About two out of a thousand people in Germany are in the course of their Life affected by deep leg or pelvic vein thrombosis. Die annually in Germany up to 40,000 patients with the most serious complication deep vein thrombosis, pulmonary embolism. In addition to risk factors like smoking, obesity, temporary immobilization, pregnancy and oral contraceptive use thrombophilia is largely genetic. More than half of the Thrombosis patients are genetically predisposed.
Zu den häufigsten Veränderungen im Erbgut, die das Thromboserisiko erhöhen, zählen Mutationen in verschiedenen Genen für die Gerinnungsfak toren. Hier sind insbesondere die Punktmutationen Faktor V Leiden und Faktor II G20210A (Faktor II) zu erwähnen. In neuester Zeit werden auch verschiedene Polymorphismen in Genen des Homocysteinstoffwechsels (MTHFR, CBS, MTR) mit einem erhöhten Thromboserisiko in Verbindung gebracht. Durch eine Kombination der Mutationen und entsprechende Synergieeffekte kann das Risiko noch einmal deutlich ansteigen. Kommen weitere Faktoren, wie zum Beispiel das Rauchen, hinzu, kann sich das Thromboserisiko noch einmal um ein Vielfaches erhöhen.To the most common changes In the genetic material, which increase the risk of thrombosis, mutations in different count Genes for the coagulation factors. Here in particular are the point mutations Factor V Leiden and Factor II G20210A (Factor II) should be mentioned. In Recently, various polymorphisms in genes of the Homocysteine metabolism (MTHFR, CBS, MTR) with an increased risk of thrombosis connected. By combining the mutations and corresponding synergy effects can increase the risk significantly again. Other factors, such as smoking, can be added the risk of thrombosis increases again many times over.
Beispielsweise besitzen heterozygote Merkmalsträger für Faktor V Leiden ein fünffach, homozygote Träger sogar ein fünfzig- bis hundertfach erhöhtes Thromboserisiko. Während Träger des heterozygoten Defektes von Faktor II ein dreifach erhöhtes Thromboserisiko aufweisen, steigert die gleichzeitige Einnahme von oralen Kontrazeptiva das Risiko auf das hundertfünfzigfache.For example have heterozygous traits for factor V suffering five times, homozygous carriers even a fifty- up to a hundred times higher Risk of thrombosis. While carrier of the heterozygous defect of factor II a threefold increased risk of thrombosis have, increases the simultaneous intake of oral contraceptives the risk a hundred and fifty times.
Ein Mikroarray zur Erkennung des Thrombophilierisikos weist vorzugsweise die Sonden zur Erkennung der folgenden Polymorphismen auf:
- – Faktor V Leiden
- – Faktor V Cambridge
- – Faktor II G20210A
- – MTHFR C677T
- – MTHFR A1298C
- – CBS 844 ins 68
- – PAI-14G/5G
- – MTR A2756G.
- - Factor V suffering
- - V Cambridge factor
- - Factor II G20210A
- - MTHFR C677T
- - MTHFR A1298C
- - CBS 844 into 68
- - PAI-14G / 5G
- - MTR A2756G.
Diese Polymorphismen bilden im Falle eines solchen Thrombophilie-Mikroarrays die bevorzugten zu untersuchenden Targetsequenzen. Der Genotyp der Targetmoleküle in einer Probe kann mittels eines solchen Mikroarrays für diese Targetsequenzen bestimmt werden.This Polymorphisms form in the case of such a thrombophilia microarray the preferred target sequences to be examined. The genotype of the target molecules in a sample using such a microarray for this Target sequences are determined.
Ein Mikroarray zur Bestimmung des Arterioskleroserisiko weist vorzugsweise Sonden zu Erkennung der folgenden Polymorphismen auf:
- – ApoB Arg3500Gln
- – ApoB Arg3531 Cys
- – ApoE E2, E3, E4
- – MTHFR Ala222Val
- – PAI-1 4G/5G
- – LPL Asn291Ser
- – ACE 287 bp I/D in Intron 16
- – Angiotensinogen Met235Thr
- – CETP B1/B2
- – Cyp 7A1 – 204A→C
- – Paraoxonase 1 Gln192Arg
- – Glycoprotein III PLA1/A2.
- - ApoB Arg3500Gln
- - ApoB Arg3531 Cys
- - ApoE E2, E3, E4
- - MTHFR Ala222Val
- - PAI-1 4G / 5G
- - LPL Asn291Ser
- - ACE 287 bp I / D in intron 16
- - Angiotensinogen Met235Thr
- - CETP B1 / B2
- - Cyp 7A1 - 204A → C
- - Paraoxonase 1 Gln192Arg
- - Glycoprotein III PLA1 / A2.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden vorzugsweise interne Kontrollen zur Überprüfung der einzelnen Verfahrensschritte durchgeführt. Zentrale Fehlerquellen sind beispielsweise das Gelingen der Silberfärbung, die Einhaltung der Hybridisierungsbedingungen sowie die PCR zur Probenaufbereitung. Durch die Kontrollen wird gewährleistet, dass ein Mikroarray nur dann ausgewertet wird und als Basis für eine Diagnose dient, wenn das Verfahren im Normbereich durchgeführt wurde.According to one advantageous further development of the method according to the invention are preferred internal controls to review the individual process steps carried out. Central sources of error are, for example, the success of silver staining, compliance with the hybridization conditions as well as the PCR for sample preparation. Through the controls guaranteed that a microarray is only evaluated and as the basis for a diagnosis serves if the procedure was carried out in the normal range.
Mit der Erfindung wird ferner ein System zur automatischen Genotypisierung zur Verfügung gestellt.With The invention also provides an automatic genotyping system to disposal posed.
Dieses weist ein Mikroreaktionsgefäß mit einem integrierten Mikroarray auf. Der Mikroarray trägt Oligonukieotide, die komplementär zu ausgewählten Wildtyp- und Mutationssequenzen von zu diagnostizierenden Targetsequenzen sind. Der Vorteil des Einsatzes eines Mikroreaktionsgefäßes mit inte griertem Mikroarray wurde bereits erläutert. Zum Testsystem gehört ferner ein Nachweisreagenz zum Nachweis hybridisierter Targetmoleküle. Zum Nachweis wird vorzugsweise die oben erläuterte Silberfärbung eingesetzt. Das erfindungsgemäße System weist ferner ein vorzugsweise densitometrisches Lesegerät zum Ablesen des Hybridisierungsmusters auf dem Mikroarray auf.This has a microreaction vessel with a integrated microarray. The microarray carries oligonucleotides that are complementary to selected wild-type and mutation sequences of target sequences to be diagnosed are. The advantage of using a microreaction vessel with integrated microarray has already been explained. The test system also includes a detection reagent for the detection of hybridized target molecules. To the The silver coloration explained above is preferably used for detection. The system according to the invention also has a preferably densitometric reader for reading of the hybridization pattern on the microarray.
Kernelement des erfindungsgemäßen Systems ist eine rechnergestützte Auswerteeinheit zum automatischen Auswerten der abgelesenen Daten des Hybridisierungsmusters anhand von vorgegebenen Kontrollstandards (wie insbesondere internen Kontrollen und vorgegebenen Grenzwerten) und zur automatischen Bestimmung des Genotyps der zu diagnostizierenden Targetsequenzen. Bei Nichteinhaltung von vorgegebenen Grenzwerten wird entweder die gesamte Messung oder aber einzelne aufgrund des Vergleichs mit den Grenzwerten als nicht auswertbar eingestufte zu diagnostizierende Targetsequenzen für nicht auswertbar erklärt. Dadurch wird wiederum gewährleistet, dass nur ein solcher Mikroarray bzw. nur solche Targetsequenzen ausgewertet werden und in die Genotypisierung einfließen, wo aufgrund der Einhaltung vorgegebener Grenzwerte sicher gesagt werden kann, dass diese auswertbar sind und verlässliche Ergebnisse liefern. Die Bestimmung des Genotyps wird anhand der Hybridisierungsintensität der Targetmoleküle in der Probe mit den Wildtyp- und Mutationssonden des Mikroarrays bestimmt. Der Vorteil einer solchen Auswerteeinheit wurde im Zusammenhang mit dem Verfahren bereits im Detail ausführlich erläutert.core element of the system according to the invention is a computer based Evaluation unit for automatic evaluation of the read data from the Hybridization pattern based on specified control standards (such as internal controls and specified limit values in particular) and for the automatic determination of the genotype of the diagnosed Target sequences. If the specified limit values are not observed either the entire measurement or individual due to the Comparison with the limit values classified as not evaluable Target sequences to be diagnosed declared not evaluable. Thereby is in turn guaranteed that only such a microarray or only such target sequences be evaluated and included in the genotyping where can be safely said due to compliance with specified limit values can be evaluable and deliver reliable results. The determination of the genotype is based on the hybridization intensity of the target molecules in the Sample determined with the wild-type and mutation probes of the microarray. The advantage of such an evaluation unit was related already explained in detail with the method.
Das System weist vorzugsweise ferner eine mit der Auswerteeinheit verbundene Datenbank auf, die Kommentare zu den ermittelten Genotypen der zu untersuchenden Targetsequenzen aufweist. Die Vorteile einer solchen integrierten Datenbank wurden bereits ausführlich erläutert.The The system preferably also has one connected to the evaluation unit Database on which comments on the identified genotypes of the has investigating target sequences. The advantages of such integrated database have already been explained in detail.
Mit dem zur Verfügung gestellten System kann das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden und weist folglich die damit verbundenen bereits geschilderten Vorteile auf.With available system, the method according to the invention can be carried out and consequently has the associated advantages already described on.
Die Erfindung wird nunmehr anhand von Abbildungen im Detail erläutert:The Invention will now be explained in detail with reference to figures:
Die
Schritte
So
wird in Schritt
Im
Schritt
In
Schritt
In
Schritt
Gegebenenfalls kann im Anschluss ferner überprüft werden, ob der Median der Spotintensität einen vorgegebenen Minimalwert überschreitet. Bei Messung von Triplets sollte wenigstens eines der Triplets diesen Minimalwert erreichen. Dieser kann beispielsweise das 1,5 fache des Hintergrundes betragen. Sofern dies nicht der Fall ist und die gemessene Intensität zu schwach ist, kann das Merkmal gemäß dieser Variante durch eine entsprechende Fehlermeldung für nicht auswertbar erklärt werden.If necessary, it can also be subsequently checked whether the median of the spot intensity exceeds a predetermined minimum value. When measuring triplets, at least one of the tri plets reach this minimum value. This can be 1.5 times the background, for example. If this is not the case and the measured intensity is too weak, the feature according to this variant can be declared as not evaluable by means of a corresponding error message.
In
Schritt
Vorzugsweise werden zur Bestimmung des Genotyps für jede zu diagnostizierende Targetsequenz Grenzwerte festgelegt. Die Grenzwerte müssen bei der Entwicklung des Arrays für jede zu untersuchende Targetsequenz experimentell ermittelt und festgelegt werden. Nachfolgend Beispiele für entsprechende Grenzwerte:
- – Sofern der Quotient aus Median-Intensität Wildtyp/Median-Intensität Mutant > 2,50 ist, gilt der Genotyp
als Wildtyp, homozygot (Schritt
11 ), - – Sofern
der Quotient aus Median-Intensität
Wildtyp/Median-Intensität
Mutant 0,75 bis 1,5 beträgt, gilt
der Genotyp als heterozygot (Schritt
12 ), - – Sofern
der Quotient aus Median-Intensität
Wildtyp/Median-Intensität
Mutant < 0,25 ist,
gilt der Genotyp als Mutant, homozygot (Schritt
13 ).
- - If the quotient of median intensity wild type / median intensity mutant> 2.50, the genotype is considered wild type, homozygous (step
11 ) - - If the quotient of median intensity wild type / median intensity mutant is 0.75 to 1.5, the genotype is considered heterozygous (step
12 ) - - If the quotient of median intensity wild type / median intensity mutant <0.25, the genotype is considered to be mutant, homozygous (step
13 ).
Auch hier wird vorzugsweise ein Kontrollschritt eingebaut. Dieser definiert, dass bei einem Quotienten aus Median-Intensität Wildtyp/Median-Intensität Mutant zwischen den festgelegten Grenzwerten (gemäß Beispiel von 0,25 bis 0,74 oder von 1,51 bis 2,49) die entsprechende Targetsequenz/Merkmal für nicht auswertbar erklärt wird.Also a control step is preferably installed here. This defines that with a quotient of median intensity wild type / median intensity mutant between the specified limit values (according to the example from 0.25 to 0.74 or from 1.51 to 2.49) the corresponding target sequence / feature for not Explained Explainable becomes.
Die Bewertung anhand vorgegebener Grenzwerte und damit die Bestimmung des Genotyps innerhalb der vorgegebenen Parameter führt in vorteilhafter Weise zu zuverlässigen Ergebnissen, so dass Fehlinterpretationen vermieden werden.The Evaluation based on specified limit values and thus the determination of the genotype within the given parameters results in more advantageous Way to reliable Results so that misinterpretations are avoided.
Die
Ergebnisse werden in Schritt
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DE2003122282 DE10322282A1 (en) | 2003-05-16 | 2003-05-16 | Automated genotyping, useful e.g. for assessing risk of developing thrombosis, comprises hybridization to a microarray of probes and evaluation against a control standard to indicate target sequences that can not be evaluated |
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- 2003-05-16 DE DE2003122282 patent/DE10322282A1/en not_active Withdrawn
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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