Hintergrundinformationen

Das Mikrosatelliten-Profil - so spezifisch wie ein Fingerabdruck

„Mikrosatelliten-DNA-Analyse“ – was ist das?

Das menschliche Genom besteht aus 46 Chromosomen (je 23 von der Mutter und vom Vater), die zum größten Teil aus dem Erbmolekül – DNA bzw. DNS aufgebaut sind, das aus nur vier Grundbausteinen besteht (Adenin, Thymin, Cytosin, Guanin). Dieses Erbmolekül setzt sich zusammen aus informationstragenden Nukleinsäureabschnitten („kodierende“ Bereiche) – den Genen und regulatorischen Sequenzen - und Bereichen ohne bekannte Funktion („nicht-kodierend“). Die Gesamtzahl der Gene einer Körperzelle, verteilt auf diese 46 Chromosomen, enthält alle Erbinformationen zum Aufbau des menschlichen Organismus und zur Ausprägung individueller Merkmale wie Augen- und Haarfarbe.

In den „nicht-kodierenden“ Bereichen des DNA-Erbmoleküls befinden sich einfache Bausteinabfolgen (Sequenzen) z. B. „GC“ oder „AGCT“, die unterschiedlich häufig wiederholt aneinandergereiht sind, so dass diese DNA-Abschnitte verschieden lang sind. Diese Bereiche nennt man Mikrosatelliten. Die Kombination vieler verschiedener Mikrosatelliten ist für jedes Individuum ebenso charakteristisch wie ein Fingerabdruck und ergibt den „genetischen Fingerabdruck“ (oder auch DNA-Profil genannt). Dieser genetische Fingerabdruck kommt statistisch nur einmal unter allen Menschen auf der Welt vor und ist daher für jeden Menschen (außer eineiige Zwillinge) einzigartig.

Mit Hilfe des Mikrosatelliten-DNA-Profils, das übrigens keine Aussagen über die Merkmalsgene eines Menschen und keinen Rückschluss auf genetische Eigenschaften oder Krankheiten ermöglicht, kann, wie beim Vergleich von echten Fingerabdrücken, die Identität eines Individuums unzweifelhaft festgestellt werden.

In dem molekulargenetischen JenaGen-Vaterschaftstest werden 16 und mehr verschiedene Mikrosatelliten-Genorte der zu untersuchenden Personen analysiert und miteinander verglichen. Da das gesamte Erbgut eines jeden Menschen durch Kombination der einfachen Chromosomensätze der Eltern (je 23 Chromosomen) zustande kommt, müssen die Mikrosatelliten-Profile der untersuchten Person eine Kombination aus den DNA-Profilen der Eltern sein.

In den Abbildungen 1 und 2 ist jeweils ein Ausschnitt eines solchen DNA-Profils beispielhaft für 3 Genorte bzw. Mikrosatelliten-Systeme (D13S317, D16S539, D2S1338) und 3 Personen (Kind, Mutter, Vater) dargestellt. Bei der Erstellung eines DNA-Profils werden die untersuchten Mikrosatelliten-DNA-Regionen mit unterschiedlichen Fluoreszenzfarbstoffen markiert (hier Grün) und entsprechend ihrer Länge durch eine „Kapillarelektrophorese“ aufgetrennt. Durch Vergleich mit einer sogenannten „Allel-Leiter“ (oberste Reihe in Abb. 1 und 2) wird die Länge der Fragmente, die hier als Peaks dargestellt sind, bestimmt. Jeder Mensch kann pro Mikrosatelliten-System 1 oder 2 Peaks (Merkmale oder „Allele“) aufweisen, je nachdem, ob er von beiden Elternteilen identische oder unterschiedliche Merkmale geerbt hat. Bei einem Vaterschaftstest wird überprüft, ob jedes Allel des Kindes einem Allel des Vaters oder der Mutter zugeordnet werden kann. In dem in Abbildung 1 dargestellten Test wurde die Vaterschaft bestätigt, während sie in dem in Abbildung 2 dargestellten Test ausgeschlossen wurde.

Abb.1: Positiver Vaterschaftstest

In allen 3 dargestellten Mikrosatelliten-Systemen hat das Kind jeweils 1 Allel von der Mutter (rote Rahmen) und 1 Allel vom Vater (schwarze Rahmen) geerbt. Diese Ergebnisse sprechen für eine Vaterschaft. Zur Bestätigung dieser Hypothese müssen entsprechend der Richtlinien der Bundesärztekammer mindestens 12 weitere Mikrosatelliten-Genorte untersucht und verglichen werden. Die genaue Vaterschaftswahrscheinlichkeit wird dann mit einem biostatistischen Programm berechnet.

Abb.2: Negativer Vaterschaftstest

Eine Übereinstimmung der Allele von untersuchtem (potentiellen) Vater und Kind ist nur in einem der 3 dargestellten Mikrosatelliten-Systeme nachweisbar, nicht aber in den beiden anderen. In System D16S539 hat das Kind Allel `12´ von der Mutter geerbt. Allel `13´ muss demnach vom leiblichen Vater vererbt worden sein, über das der untersuchte potentielle Vater jedoch nicht verfügt. In System D2S1338 weist das Kind nur das eine Allel `25´ auf, das es sowohl vom Mutter als auch vom leiblichen Vater geerbt haben muss. Auch hier verfügt der untersuchte Vater nicht über das notwendige Allel. Dieses Ergebnis weist auf einen Ausschluß der Vaterschaft hin. Da solche fehlenden Allel-Übereinstimmungen allerdings auch durch (relativ seltene) zufällige Mutationen verursacht werden können, gilt gemäß den Richtlinien der Bundesärztekammer eine Vaterschaft erst dann als ausgeschlossen, wenn sich Kind und untersuchter potentieller Vater in vier oder mehr der mindestens untersuchten 15 Mikrosatelliten-Genorte unterscheiden.

Ermittlung der Vaterschaftswahrscheinlichkeit

Mit dem beschriebenen modernen molekularbiologischen Verfahren ist es möglich, eine Abstammung mit einer Wahrscheinlichkeit von mehr als 99,99 % eindeutig festzustellen oder - im gegenteiligen Fall - zu 100 % auszuschließen.

Die Wahrscheinlichkeit des Verwandtschaftsgrades oder einer Vaterschaft wird mit Hilfe neuester biostatistischer Methoden berechnet. Die mathematische Grundlage dafür sind Häufigkeitsverteilungen einzelner Mikrosatelliten (Allelfrequenzen), die für europäische, afrikanische und asiatische Populationen ermittelt wurden. Dadurch kann ein sicherer Abstammungsnachweis geführt werden.

Die Aussagekraft der Analyse hängt sowohl von der Anzahl der untersuchten Familienmitglieder als auch von der Zahl der verwendeten Mikrosatelliten-Markersysteme ab.

 
 
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