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RZPD
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Neuer Diagnostik–Service:
Der AmpliChip CyP450-Test
Dr. Florian Wagner, Dr. Johannes Maurer, Dr. Uwe Radelof
RZPD Deutsches Ressourcenzentrum für Genomforschung, Berlin
Das RZPD Deutsches Ressourcenzentrum für Genomforschung (www.rzpd.de) baut sein Service-Angebot
im Bereich DNA-Microarray-Technologie um den Bereich DNA-Diagnostik aus.
Die Etablierung des AmpliChip CYP450-Tests von Roche Diagnostics erfolgt als konsequente
Erweiterung der Technologieplattform des RZPD: Seit 2001 ist das RZPD offizieller Affymetrix-Service-Provider;
die NimbleGen-Technologie wird durch das RZPD seit 2004 exklusiv in
Deutschland und Österreich angeboten. Im Rahmen des Nationalen Genomforschungsnetzes
(NGFN) fungiert das RZPD als „Zentrale Microarray-Plattform“.
DNA-Microarrays wurden seit ihrer erstmaligen
Beschreibung zu Beginn der neunziger
Jahre 1 zu einem der wichtigsten Instrumente
der funktionellen Genomforschung weiterentwickelt.
Inzwischen wird die DNA-
Chiptechnologie auch in der Diagnostik
eingesetzt. Prominentes Beispiel ist der erste
in den USA und Europa für den klinischen
Einsatz zugelassene DNA-Chip mit CE-IVD-
Kennzeichnung für die Routinediagnostik: der
AmpliChip ® CyP450 von Roche Diagnostics.
Der Chip, der auf der Technologie des Microarray-Weltmarktführers
Affymetrix basiert,
repräsentiert 33 Varianten der zwei Gene 2D6
und 2C19 der Cytochrom-P450-Genfamilie.
Die hauptsächlich in der Leber exprimierten
Genvarianten dieser beiden Enzyme sind an
der Verstoffwechselung von etwa 25% aller
verschreibungspflichtigen Medikamente beteiligt.
Abhängig von der individuellen genetischen
Ausstattung, die einen erheblichen Einfluß
auf die Wirksamkeit und Verträglichkeit
der verabreichten Medikamente hat, erreichen
bei Standarddosierung viele Medikamente
keinen therapeutisch wirksamen Serumspiegel
(bei sehr schnellen Metabolisierern), oder
es wird im umgekehrten Fall (bei langsamen
Metabolisierern) über einen längeren Zeitraum
ein so hoher Serumspiegel erreicht (Abb.1),
daß schwere Nebenwirkungen die Folge sind.
Signifikante Arzneimittelnebenwirkungen
treten in ca. 5% bis 10% aller Fälle medikamentöser
Behandlung auf, nicht selten sogar mit
tödlichem Ausgang 2,3 . In Deutschland wird
mit jährlich 16.000 Todesfällen und 120.000
schweren Zwischenfällen gerechnet.
Der vom RZPD angebotene AmpliChip
CYP450-Test umfaßt folgende Schritte: Zunächst
werden in zwei Multiplex-PCR-Reaktionen
die allelischen Varianten von 2D6 und
2C19 amplifiziert. Ausgangsmaterial sind
lediglich 50 ng genomischer DNA, die aus
wenigen Millilitern Blut isoliert werden. Die
PCR-Amplifikate werden fragmentiert und
T E C H - T R A N S F E R
mit Biotin endmarkiert. Für die automatisierte
Hybridisierung, das Färben und Scannen des
Chips wird das bewährte Affymetrix-System
eingesetzt. Die Analyse der Rohdaten erfolgt
mit der von Roche entwickelten CYP450-
Datenanalyse-Software. Zur Analyse jeder
einzelnen der 33 Genvarianten, die auf dem
Chip repräsentiert sind, greift die Software
auf die Daten jeweils eines Blocks von 240
25mer-Oligonukleotiden zurück. Auf Basis des
ermittelten Genotyps erfolgt für 2D6 und 2C19
eine Aussage über den Phänotyp. Für 2D6 sind
vier Varianten möglich, von „langsamer Metabolisierer“
über „eingeschränkter Metabolisierer“
und „normaler Metabolisierer“ bis hin
zu „sehr schneller Metabolisierer“. Langsame
Metabolisierer haben zwei defekte Allele, bei
sehr schnellen Metabolisierern liegen mehr als
zwei voll funktionsfähige Allele vor. Für 2C19
werden zwei Phänotypen vorhergesagt: langsamer
oder normaler Metabolisierer. Auf der
Basis dieser Information kann der behandelnde
Arzt eine individuelle Entscheidung für das
am besten geeignete Medikament und die für
den jeweiligen Patienten wirksamste Medikamentendosis
treffen. Für Medikamente, die
von 2D6 und 2C19 umgesetzt werden, gibt es
bereits Dosisempfehlungen 4-6. Die Spannbreite
der empfohlenen optimalen Dosen liegt zwischen
30% und 260% der Standarddosis, je
nach Schnelligkeit der Metabolisierung.
Vorteile der DNA-Chipdiagnostik liegen
gegenüber anderen Verfahren im Multiplexing
sowie der Schnelligkeit: Der Test kann
an einem einzigen Arbeitstag durchgeführt
werden. Zudem kann die oft langwierige, mit
gesundheitlichen Risiken verbundene Ermittlung
der optimalen Medikamentendosis – die
„Einstellung“ des Patienten – in vielen Fällen
vermieden werden.
Die DNA-Chip-Diagnostik ist derzeit noch
sehr kostenintensiv. Ihr gezielter Einsatz kann
jedoch helfen, weit höhere Folgekosten zu
vermeiden. Folgt die Preisentwicklung der
Abb. 1: Gezeigt ist die Serumkonzentration
eines Wirkstoffs in Abhängigkeit von der Zeit
für einen schlechten (oben), normalen (Mitte)
und sehr schnellen Metabolisierer (unten). Rot
= Nebenwirkungen, grün = therapeutisches
Fenster, grau = unwirksamer Bereich
Diagnostik-Arrays jener der Forschungs-
Chips werden ihre Kosten mittelfristig
deutlich sinken – eine Tendenz, die durch die
Technologieentwicklung, einen umfangreicheren
Einsatz und die Markteinführung von
Konkurrenzprodukten verstärkt wird. Roche
selbst testet bereits in umfangreichen klinischen
Studien einen weiteren DNA-Chip zur
Leukämie-Klassifizierung, dessen Vermarktung
Anfang 2007 starten soll (Seite 6 ff.).
Literatur
[1] Fodor SP et al. (1991). Science 251, 767-773.
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[6] Roots I et al. (2004). Drug Metab Rev 36, 617-638.
Korrespondenzadresse
Dr. Florian Wagner
RZPD Deutsches Ressourcenzentrum für
Genomforschung GmbH
Heubnerweg 6, D-14059 Berlin
Tel.: +49-(0)30-32639-179, Fax: -262
eMail: f.wagner@rzpd.de, www.rzpd.de
42 | 6. Jahrgang | Nr. 6/2005 LABORWELT