Gendiagnostik – Verfahren, Indikationen und diagnostischer Nutzen

Die Gendiagnostik umfasst molekulargenetische, zytogenetische und epigenetische Verfahren zur Analyse von Erbinformationen. Ziel ist die Aufdeckung genetischer Ursachen von Erkrankungen, die Risikostratifizierung für multifaktorielle Erkrankungen sowie die prädiktive Diagnostik im Rahmen der Präventionsmedizin und Reproduktionsmedizin. Grundlage sind die Analyse von Genen, Chromosomen, SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) sowie regulatorischer Mechanismen wie der Epigenetik oder Genexpression auf RNA-Ebene.

Grundlagen und verwandte Themen

Genetik – Wissenschaft von Vererbung, Genfunktionen und Genomstruktur
Gene – Funktionseinheiten der DNA, Grundlage monogener Erkrankungen
Desoxyribonukleinsäure (DNA) – Trägermolekül genetischer Information
Ribonukleinsäure (RNA) – Transkriptionelle Ebene der Genregulation
SNPs – Marker für genetische Risikoprofile und Pharmakogenetik
Epigenetik – Methylierungsmuster und Umweltregulation der Genexpression
Chromosomen – Makrostrukturelle Organisation der Erbinformation
Genetische Beratung – Indikationsbezogene ärztliche Aufklärung über genetische Risiken

Schwerpunkte der Gendiagnostik

1. Molekulargenetische Verfahren

Einzelgenanalysen (z. B. BRCA1/2, CFTR-Mutationstest, MTHFR-C677T-Mutation, Y-Chromosom-Deletionsanalyse)
Exom- und Ganzgenomsequenzierung (WGS; vollständige Erbgutanalyse) bei unklaren klinischen Fragestellungen
SNP-Analysen (Untersuchung einzelner Erbvarianten) zur Risikostratifizierung und Pharmakogenetik (Arzneimittelverträglichkeit)

2. Zytogenetische Verfahren

Chromosomenanalyse (Untersuchung der Erbanlagen unter dem Mikroskop) bei strukturellen oder numerischen Veränderungen
Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH; spezielles Anfärbeverfahren) zum Nachweis spezifischer DNA-Sequenzen
Microarray-Verfahren (Synonym: Array-CHG; hochauflösende Genanalyse) zur Erkennung von Deletionen (Verlusten) und Duplikationen (Verdopplungen)

3. Epigenetische Diagnostik

Analyse von DNA-Methylierungsmustern (chemische Genregulation) bei Entwicklungsstörungen und Tumoren
Untersuchung epigenetischer Genregulation (nicht erbliche Genveränderung durch Umwelt oder Alter)

Anwendungsbereiche

Genetische Vorsorgeuntersuchungen

Früherkennung vererbter Krankheitsdispositionen (genetisch bedingter Krankheitsrisiken), z. B. Tumorerkrankungen oder Stoffwechselstörungen
Analyse bekannter Risikovarianten (z. B. BRCA1-/2-Mutation, MTHFR-C677T-Mutation, HLA-DQ2/DQ8-Gendiagnostik bei Zöliakie-Verdacht)

Reproduktionsmedizin

Carrier-Screening (Untersuchung gesunder Eltern auf vererbte Gendefekte) bei rezessiven Erbkrankheiten (z. B. zystische Fibrose durch CFTR-Mutationstest)
Polkörperdiagnostik (PKD) zur Analyse mütterlicher Erbinformationen vor der Befruchtung
Präimplantationsdiagnostik (PID) bei bekannter Genveränderung oder Chromosomenverlagerung
Präimplantationsgenetisches Screening (PGS/PGT-A) zur Erkennung von Aneuploidien bei Embryonen im Rahmen der assistierten Reproduktion
Y-Chromosom-Deletionsanalyse bei männlicher Unfruchtbarkeit

Pränatale Diagnostik

Nicht-invasiver Pränataltest (NIPT/Praenatest) zur Erkennung von Chromosomenabweichungen beim ungeborenen Kind
Konventionelle Chromosomenanalyse bei auffälligen Ultraschallbefunden

Tumorgenetik und genetische Risikostratifizierung

Diagnostik erblicher Tumorsyndrome (z. B. Brustkrebs, Darmkrebs) mithilfe gezielter Gentests
Molekulare Tumorcharakterisierung zur Auswahl geeigneter Therapien (z. B. mit Microarrays oder RNA-Analyse)

Pharmakogenetik und multifaktorielle Erkrankungen

SNP-basierte Risikodiagnostik (Analyse von Einzelerbmerkmalen) bei z. B. Herz-Kreislauf-Erkrankungen
MTHFR-C677T-Mutation bei erhöhtem Homocysteinspiegel (Risikofaktor für Gefäßerkrankungen)
Identifikation genetischer Varianten mit Einfluss auf die Wirkung von Medikamenten

Diagnostische Relevanz genetischer Verfahren

Verfahren	Diagnostische Zielsetzung	Analysestruktur	Indikationsschwerpunkte
BRCA1/2-Mutation	Nachweis hereditärer Tumorrisiken	Einzelgenanalyse (PCR, NGS)	Familiärer Brust- und Eierstockkrebs
Carrier-Screening	Nachweis rezessiver Gendefekte bei gesunden Personen	Panel-basierte Sequenzierung	CF (zystische Fibrose), SMA (Spinale Muskelatrophie), Reproduktionsmedizin
CFTR-Mutationstest	Nachweis autosomal-rezessiver CFTR-Mutationen	Einzelgenanalyse (PCR, NGS)	Zystische Fibrose (CF), Carrier-Screening
Chromosomenanalyse	Erkennung numerischer/struktureller Aberrationen	Karyotypisierung (GTG-Bänderung)	Fehlbildungen, Sterilität, Syndromabklärung
Chromosomen	Makrostrukturelle Organisation der Erbinformation	Karyotypisierung, FISH	Syndromdiagnostik, Fertilitätsstörungen
Desoxyribonukleinsäure (DNA)	Trägermolekül genetischer Information	Sequenzierung, Hybridisierung	Grundlage genetischer Analysen
DNA-Analyse	Nachweis genetischer Varianten	Sanger-/NGS-Sequenzierung	Molekulardiagnostik, Präzisionsmedizin
Einzelgenanalyse	Fokussierte Diagnostik definierter Gene	PCR, Sanger, NGS	BRCA, CFTR, HFE, HNPCC
Epigenetik	Analyse von Genregulation durch Methylierung	Bisulfit-Sequenzierung, Methylierungstests	Onkologie, Entwicklungsstörungen, Umweltinteraktionen
Exom-Analyse	Analyse kodierender Genbereiche	Exom-Sequenzierung	Seltene monogene Erkrankungen
FISH	Nachweis spezifischer DNA-Sequenzen	Fluoreszenzmarkierte DNA-Sonden	Mikrodeletion, Onkogene, Translokation
Ganzgenomsequenzierung (WGS)	Vollständige Analyse kodierender und nicht-kodierender Regionen	Whole-Genome-Sequenzierung	Seltene Erkrankungen, Tumorgenetik, syndromale Diagnostik
Gene	Identifikation funktioneller Einheiten der DNA	DNA-/RNA-Sequenzierung	Monogene Erkrankungen, regulatorische Störungen
Genetik	Analyse von Vererbung und Funktionsmechanismen	Genom-/Exomanalysen	Genotyp-Phänotyp-Korrelation, familiäre Erkrankungen
Gentests	Breite genetische Diagnostik	Einzelgen-, Exom-, Genomanalyse	Diagnostik, prädiktive Medizin, Pharmakogenetik
HLA-DQ2/DQ8-Gendiagnostik	Nachweis genetischer Disposition zur Zöliakie	SNP-Analyse, HLA-Typisierung	Zöliakie-Verdacht, familiäre Belastung
Microarray-Analyse	Hochauflösende Erkennung genomischer Veränderungen	Array-CGH, SNP-Array	Syndromabklärung, Neurogenetik, Tumorprofiling
MTHFR-C677T-Mutation	Detektion von Risikovarianten im Methylierungszyklus	SNP-Analyse (PCR, Genotyping)	Hyperhomocysteinämie, Thrombophilie
Polkörperdiagnostik (PKD)	Ausschluss maternaler Mutationen bei Eizellen	Mikromanipulation, PCR, NGS	IVF (In-vitro-Fertilisation), fortgeschrittenes Alter, familiäre Disposition
Präimplantationsdiagnostik (PID)	Ausschluss monogener Erkrankungen beim Embryo	Biopsie, PCR, NGS	IVF, bekannte Genmutation, Translokationen
PGS/PGT-A	Ausschluss von Aneuploidien	Embryonenbiopsie, Array, NGS	IVF > 35 Jahre, wiederholte Aborte, Implantationsversagen
RNA-Analyse	Analyse der Genexpression	RT-PCR, RNA-Seq	Tumoren, Autoimmunerkrankungen, Expressionstörungen
Ribonukleinsäure (RNA)	Regulation der Genexpression	RT-PCR, RNA-Seq	Transkriptomanalyse, Tumorgenetik
SNP-Analyse	Markerbasierte Risikoabschätzung	SNP-Array, NGS	Multifaktorielle Erkrankungen, Pharmakogenetik
SNP-Analysen zur Risikostratifizierung	Identifikation genetischer Risikovarianten	SNP-Array, Genotyping	Präventivmedizin, Arzneimittelverträglichkeit
Unters. epigenetischer Genregulation	Analyse umweltinduzierter Genaktivität	Epigenomweite Analysen	Alternsprozesse, Umweltmedizin
Analyse von DNA-Methylierungsmustern	Untersuchung epigenetischer Veränderungen	Methylierungsanalyse	Tumorerkrankungen, Entwicklungsstörungen
Y-Chromosom-Deletionsanalyse	Nachweis azoospermieassoziierter Deletionen	PCR-basierte Multiplexanalyse	Andrologische Diagnostik, männliche Infertilität