• Humangenetik: Methoden der Humangenetik
  • Thomas J. Golnik
  • 30.06.2020
  • Allgemeine Hochschulreife
  • Biologie
  • 11
Um die Lizenzinformationen zu sehen, klicken Sie bitte den gewünschten Inhalt an.
Me­tho­den der Hu­man­ge­ne­tik

Die Phe­nyl­ke­tonurie (PKU) ist eine ge­ne­tisch be-​dingte Stoff­wech­sel­er­kran­kung, bei der durch eine Gen­mu­ta­ti­on das Enzym Phe­nyl­ala­nin­hy­droxyla­se nicht in funk­ti­ons­tüch­ti­ger Form pro­du­ziert wer­den kann. Da­durch ist die nor­ma­ler­wei­se von der Phenyl-​alaninhydroxylase ka­ta­ly­sier­te Um­set­zung des mit der Nah­rung auf­ge­nom­me­nen Phe­nyl­ala­nin­s in Ty-​rosin nicht mög­lich, wo­durch­ sich ei­ner­seits Phenyl-​alanin im Kör­per an­häuft, wäh­rend dem Or­ga­nis­mus an­de­rer­seits Ty­ro­sin und die dar­aus er­zeug­ten Pro-​dukte feh­len (Stoff­wech­sel­block). Das über­schüs­si­ge Phe­nyl­ala­nin wird im Kör­per zu Phenylbrenztrauben-​säure und an­de­ren Pro­duk­ten um­ge­setzt, die zu schwe­ren Stö­run­gen der geis­ti­gen Ent­wick­lung füh-​ren. Die nor­ma­ler­wei­se aus Ty­ro­sin er­zeug­ten Stoff-​wechselprodukte Me­la­nin (dunk­ler Farb­stoff in Haut und Haa­ren) und Thy­roxi­n (Hor­mon, das u. a. eine be­deu­ten­de Rolle für die nor­ma­le Ent­wick­lung des her­an­wach­sen­den Kör­pers spielt) sind bei unbehan-​delten PKU-​Kranken kaum vor­han­den, wes­halb Albi-​nismus (auf­fal­lend helle Haut und Haare) sowie Kre-​tinismus (Klein­wüch­sig­keit) zu den Sym­pto­men die-​ser Krank­heit zäh­len.

1
Stel­len Sie die im obi­gen Text ge­schil­der­ten Zu­sam­men­hän­ge in einem über­sicht­li­chen Sche­ma dar!
2
Lei­ten Sie ab, wel­che Maß­nah­men er­grif­fen wer­den müs­sen, um bei einer früh er­kann­ten PKU-​Erkran-kung eine mög­lichst nor­ma­le Ent­wick­lung des Kör­pers zu ge­währ­leis­ten!

Die PKU ist eine der häu­figs­ten ge­ne­tisch be­ding­ten Er­kran­kun­gen: etwa 1 von 8000 Neu­ge­bo­re­nen ist davon be­trof­fen. Je frü­her die Krank­heit diagnosti-​ziert wer­den kann, desto er­folg­rei­cher kön­nen die sonst damit ver­bun­de­nen Aus­wir­kun­gen ver­mie­den wer­den. Des­halb wird im Rah­men des Neugebore-​nenscreenings allen S­äug­lin­gen in­ner­halb der ers­ten drei Tage nach der Ge­burt Blut ent­nom­men, um die Kon­zen­tra­ti­on des darin ent­hal­te­nen Phe­nyl­ala­nin­s und Ty­ro­sin­s zu be­stim­men.  

Die ne­ben­ste­hen­de Gra­fik zeigt das Er­geb­nis einer sol­chen Un­ter­su­chung. Die blau um­ran­de­ten Käs­ten mar­kie­ren den Norm­be­reich; die roten Punk­te die im kon­kre­ten Fall ge­mes­se­nen Werte.

Ergebnisse der Blutuntersuchung
bei einem Neugeborenen
3
Er­läu­tern Sie, wie man an­hand der Mess­wer­te für die Blut­kon­zen­tra­ti­on von Phe­nyl­ala­nin bzw. Ty­ro­sin Aus­sa­gen über eine mög­li­che PKU-​Er-krankung ma­chen kann!
4
In­ter­pre­tie­ren Sie die im ne­ben­ste­hen­den Dia-​gramm dar­ge­stell­ten Be­fun­de!

Prä­na­tal­dia­gnos­tik

Stoff­wech­sel­er­kran­kun­gen wie z. B. die PKU kön­nen mit­hil­fe der Prä­na­tal­dia­gnos­tik (vor­ge­burt­li­che Dia-​gnostik) auch be­reits beim Un­ge­bo­re­nen fest­ge­stellt wer­den. Dazu be­nö­tigt man Zel­len des Kin­des, die man in die­sem Fall durch eine Am­nio­zen­te­se ge-​winnt. Da man hier­bei mit einer Ka­nü­le die Frucht-​blase an­sticht, um dar­aus Frucht­was­ser (mit darin be­find­li­chen Zel­len des Kin­des) zu ent­neh­men, ge-​hört die Am­nio­zen­te­se – wie auch die Chorionzotten-​biopsie oder die Na­bel­schnur­punk­ti­on – zu den inva-​siven Me­tho­den der Prä­na­tal­dia­gnos­tik, wo­hin­ge­gen etwa Ul­tra­schall­un­ter­su­chun­gen oder Blutuntersu-​chungen bei der Mut­ter zu den nicht-​invasiven Me-​thoden ge­zählt wer­den. Die Ent­schei­dung, ob und wel­che Prä­na­tal­dia­gnos­tik ein­ge­setzt wird, liegt bei den El­tern.

Ultraschallbild eines 4 Monate alten Fetus
5
In­for­mie­ren Sie sich über die pränataldiagnosti-​schen Me­tho­den des Ul­tra­schalls, der Amnio-​zentese, der Cho­rion­zot­ten­bi­op­sie und der Na-​belschnurpunktion! Stel­len Sie zu die­sen Metho-​den zu­sam­men, wie sie durch­ge­führt wer­den und wel­che Er­kennt­nis­se man mit ihrer Hilfe ge-​winnen kann! Ach­ten Sie dar­auf, mög­lichst aktu-​elle Quel­len zu be­nut­zen!
Ri­si­ko einer Fehl­ge­burt

Bis etwa 2006 wurde bei den in­va­si­ven Me-​thoden ein Fehl­ge­burts­ri­si­ko­ von etwa 1 % an­ge­ge­ben. Seit­her haben Stu­di­en­ je­doch ge­zeigt, dass mit den mo­der­nen Me­tho­den kein er­höh­tes Ri­si­ko für eine Schä­di­gung des Kin­des oder für eine Fehl­ge­burt be­steht.

6
Dis­ku­tie­ren Sie den Ein­satz der Prä­na­tal­dia­gnos­tik! Be­rück­sich­ti­gen Sie dabei auch die im Fol­gen­den ge-​gebenen Im­pul­se!

„Was, wenn sich her­aus­stell­t, dass das Kind nicht ge­sund ist? Leh­nen wir es dann ab? Ist seine Gesund-​heit also eine Vor­aus­set­zung dafür, dass wir es lie­ben kön­nen?“

„Heut­zu­ta­ge sind viele Erkrankun-​gen und Schä­di­gun­gen sehr gut dia­gnos­ti­zier­bar – al­ler­dings gibt es für viele noch immer keine er­folg­rei­chen The­ra­pien.“

„Nun haben wir den Be­fun­d! Unser Kind ist ge­sund! Welch ein Glück! –

Wieso nur quält mich jetzt so ein schlech­tes Ge­wis­sen?“

He­te­ro­zy­go­ten­test

Ge­ne­tisch be­ding­te Krank­hei­ten (Erb­krank­hei­ten) be-​ruhen auf der Mu­ta­ti­on eines Gens, das für ein be-​stimmtes Pro­te­in, zu­meist ein Enzym, co­diert. Auf der Grund­la­ge die­ser mu­tier­ten Gen­va­ri­an­te kann das be­tref­fen­de Pro­te­in nicht in funk­ti­ons­tüch­ti­ger Form pro­du­ziert wer­den. Da alle Kör­per­zel­len je­doch einen di­plo­iden Chro­mo­so­men­satz und somit für jedes Gen zwei Al­le­le be­sit­zen, ist die Chan­ce sehr hoch, dass zu­min­dest eines der Al­le­le die in­tak­te An-​leitung zur Syn­the­se des Pro­te­ins ent­hält. Das be-​treffende Pro­te­in wird in dem Fall, dass eines der Al-​lele mu­tiert, das an­de­re Allel je­doch in­takt ist, zwar nur in etwa halb so gro­ßer Menge her­ge­stellt wie bei einer Per­son, die zwei in­tak­te Al­le­le be­sitzt, den­noch ist es auf jeden Fall vor­han­den und aktiv, wes­we­gen sich bei der be­tref­fen­den Per­son in der Regel keine Krank­heits­sym­pto­me fest­stel­len las­sen. Diese tre­ten nur auf, wenn beide Al­le­le des Gens mu­tiert sind und daher das co­dier­te Pro­te­in gar nicht in funktions-​tüchtiger Form syn­the­ti­siert wer­den kann.

Wir kön­nen der­ar­ti­ge Erb­krank­hei­ten also als domi-​nant-rezessive Erb­gän­ge be­trach­ten, bei denen die „Krank­heit“ – d. h. das mu­tier­te Allel – re­zes­siv (a) und die „Ge­sund­heit“ – d. h. das in­tak­te Allel – do­mi­nant (A) wir­ken. Zur phä­no­ty­pi­schen Ausprä-​gung der Krank­heit kommt es nur im ho­mo­zy­got re-​zessiven Fall (aa), wäh­rend sich im ho­mo­zy­got domi-​nanten (AA) sowie im he­te­ro­zy­go­ten Fall (Aa) die Ge­sund­heit „durch­setz­t“ und keine Krankheitssymp-​tome zu be­ob­ach­ten sind.

Per­so­nen, die phä­no­ty­pisch ge­sund sind, kön­nen al-so die Ge­no­ty­pen AA oder Aa be­sit­zen. Im homozy-​goten Fall kön­nen sie auch stets nur ein do­mi­nan­tes „Gesundheits-​Allel“ an ihre Kin­der wei­ter­ge­ben; im he­te­ro­zy­go­ten Fall je­doch be­steht eine 1:1-​Chance, dass die Kin­der die­ser Per­son das „Gesundheits-​“ bzw. das „Krankheits-​Allel“ erben. Hat auch der Part-​ner der be­tref­fen­den Per­son einen he­te­ro­zy­go­ten Ge­no­typ, so wird sich sta­tis­tisch ge­se­hen bei einem Vier­tel der ge­mein­sa­men Kin­der der Ge­no­typ aa (ho­mo­zy­got re­zes­siv) er­ge­ben – diese Kin­der wären dann auch phä­no­ty­pisch krank.

Um bei Per­so­nen, die phä­no­ty­pisch ge­sund sind, zu er­mit­teln, ob sie den Ge­no­typ AA oder den Ge­no­typ Aa be­sit­zen, be­dient man sich einer Me­tho­de, die als He­te­ro­zy­go­ten­test be­zeich­net wird. Hier­bei misst man die Kon­zen­tra­ti­on des Sub­strats bzw. des Pro-​dukts des be­tref­fen­den En­zym­pro­te­ins im Kör­per der Test­per­son und ver­gleicht das Er­geb­nis mit dem von Er­krank­ten und von an­de­ren Ge­sun­den.

Die Phe­nyl­ke­tonurie (PKU) ist eine re­zes­siv ver­erb­te Krank­heit. Sie zeigt sich im Phä­no­typ, wenn bei-​de Al­le­le für das Enzym Phenylala-​ninhydroxylase mu­tiert sind, so-​dass im Kör­per keine funktions-​tüchtige Phe­nyl­ala­nin­hy­droxyla­se syn­the­ti­siert wer­den kann. Fehlt die­ses Enzym, kann das mit der Nah­rung auf­ge­nom­me­ne Phenyl-​alanin nicht in Ty­ro­sin um­ge­setzt wer­den. Um den PKU-​Genotyp ei-​nes phä­no­ty­pisch ge­sun­den Men-​schen ab­zu­lei­ten, wird dem Pro-​banden eine hohe Dosis Phenyl-​alanin ver­ab­reicht; an­schlie­ßend wird ihm im Ab­stand von zwei Stun­den Blut ent­nom­men, und des­sen Ty­ro­sin­kon­zen­tra­ti­on be-​stimmt. Die Er­geb­nis­se wer­den mit den Wer­ten von PKU-​Kranken und an­de­ren Ge­sun­den ver­gli­chen (siehe ne­ben­stende Gra­fik).

Tyrosinkonzentration im Blut nach Phenylalanin-Aufnahme.
PKU-Kranke können Phenylalanin nicht in Tyrosin umwandeln; homo-zygot Gesunde setzen Phenylalanin schnell zu Tyrosin um; bei Hetero-zygoten ist dies aufgrund der geringeren Menge an Phenylalaninhy-droxylase nur langsam möglich.

Ge­ne­ti­sche Be­ra­tung

Eine hu­man­ge­ne­ti­sche Be­ra­tung, oft auch als ge-​netische Be­ra­tung be­zeich­net, dient dazu, gene-​tisch (mit-)be­ding­te Er­kran­kun­gen oder Ri­si­ken für Er­kran­kun­gen zu er­ken­nen und zu ver­ste­hen. Sie wird von Fach­ärz­ten für Hu­man­ge­ne­tik […] durchge-​führt, die eine spe­zi­el­le Er­fah­rung mit erb­li­chen Krank­hei­ten haben, so­wohl in der Dia­gnos­tik als auch in der Be­treu­ung von be­trof­fe­nen Per­so­nen und Fa­mi­li­en. Eine hu­man­ge­ne­ti­sche Be­ra­tung wird non-​direktiv durch­ge­führt, es wer­den also keine Emp­feh­lun­gen ge­ge­ben. Viel­mehr sol­len Hintergrün-​de er­klärt und Miss­ver­ständ­nis­se aus­ge­räum­t wer-​den, damit die Be­trof­fe­nen in der Lage sind, sel­ber die für sie rich­ti­gen Ent­schei­dun­gen zu tref­fen.

Eine hu­man­ge­ne­ti­sche Be­ra­tung kann bei­spiels­wei­se bei u­n­er­füll­tem Kin­der­wunsch oder bei ge­häuf­ten Krebs­er­kran­kun­gen in der Fa­mi­lie hilf­reich sein. Bei Vor­lie­gen einer erb­lich be­ding­ten Krank­heit in einer Fa­mi­lie wird über deren Ver­lauf sowie über Präven-​tionsmöglichkeite oder Be­hand­lung auf­ge­klärt; bei Kin­der­wunsch kann über die Wahr­schein­lich­keit des Auf­tre­tens einer ge­ne­tisch be­ding­ten Krank­heit bei einem Kind ge­spro­chen wer­den. Wenn bei einer Schwan­ger­schaft beim her­an­rei­fen­den Kind der Ver-​dacht auf eine ge­ne­ti­sche Krank­heit ge­stellt wurde, kann eine hu­man­ge­ne­ti­sche Be­ra­tung dabei hel­fen, dass die Be­deu­tung der Be­fun­de rich­tig ver­stan­den wird und damit Ent­schei­dun­gen ver­mie­den wer­den, die spä­ter be­reut wer­den könn­ten.

Eine hu­man­ge­ne­ti­sche Be­ra­tung soll­te stets wert­frei sein. Wer­ten­de Be­grif­fe wie „ge­ne­ti­sche Kompatibili-​tät“ oder „de­fek­te Gene“ wer­den im Rah­men einer hu­man­ge­ne­ti­schen Be­ra­tung ver­mie­den.

Ge­ne­ti­sche Be­ra­tung ist in Deutsch­land eine Leis-​tung aller ge­setz­li­chen Kran­ken­kas­sen­ und pri­va­ten Kran­ken­ver­si­che­run­gen und wird daher von die­sen be­zahlt, wenn der Haus­arzt oder ein Fach­arz­t einen ent­spre­chen­den Über­wei­sungs­schein aus­stell­t.

Quel­le:

Wi­ki­pe­dia, Hu­man­ge­ne­ti­sche Be­ra­tung, 20.06.2018

Wo gibt’s so etwas?

Ge­ne­ti­sche Beratungs-​

stel­len in Deutsch­land

Stamm­bäu­me

Bei einer ge­ne­ti­schen Be­ra­tung wird oft auch ein Stamm­baum er­stellt. Hier­bei han­delt es sich um eine gra­fi­sche Dar­stel­lung der Mit­glie­der einer Fami-​lie, wobei mar­kiert wird, wel­che von ihnen Merk-​malsträger der je­weils zur Frage ste­hen­den Erb-​krankheit waren oder sind. In einem sol­chen Stamm-​baum ste­hen Käst­chen für männ­li­che und Krei­se für weib­li­che Per­so­nen. Ein aus­ge­füll­tes Sym­bol kenn-​zeichnet eine Per­son als Merk­mals­trä­ger; leere Sym-​bole ste­hen für Per­so­nen, bei denen keine Sympto-​me zu be­ob­ach­ten waren oder sind – die ausgefüll-​ten bzw. lee­ren Sym­bo­le stel­len somit den Phä­no­typ der Per­so­nen dar. In einem Stamm­baum ste­hen die ein­zel­nen Ge­ne­ra­tio­nen un­ter­ein­an­der: Die letz­te Zeile zeigt die der­zeit jüngs­te Ge­ne­ra­ti­on. Durch Ver-​bindungslinien wird ver­deut­licht, wer mit wem Kin-​der her­vor­ge­bracht hat (waa­ge­rech­te Linie zwi­schen einer männ­li­chen und einer weib­li­chen Per­son) bzw. wer das Kind wel­chen Paa­res ist (senk­rech­te Li­ni­en). Auf­grund eines Stamm­bau­es kann in vie­len Fäl­len der Ge­no­typ der rat­su­chen­den Per­son(-en) abgelei-​tet wer­den. Dies er­mög­licht u. a. die Be­rech­nung des Er­kran­kungs­ri­si­ko­s po­ten­ti­el­ler Kin­der.

Beispielstammbaum einer Familie.

Das Paar 8/9 er­wäg­t ein wei­te­res Kind und hat die ge­ne­ti­sche Be­ra­tungs­stel­le auf­ge­sucht, um sich zu den Ri­si­ken einer Er­kran­kung die­ses Kin­des be­ra­ten zu las­sen. Die Frau (8) ist Be­trof­fe­ne, ihre Mut­ter (2) sowie ihr Bru­der (6) eben­so. Ihr Vater (1) und ihre Schwes­ter (7) sind ge­sund; auch ihr Mann (9) und seine El­tern (3/4) sowie das erste Kind des Paa­res (13) sind nicht be­trof­fen, wäh­rend ihre Schwä­ge­rin (5) und deren Kin­der (10–12) Merk­mals­trä­ger sind.