Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Cytogenetik und die
Anwendung von genetisch-diagnostischen Methoden in der Pathologie und der Hämatologie.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Nukleinsäuresonden zur Verwendung in
Hybridisierungsmethoden für den Nachweis von chromosomalen Anomalien und anderen
Genumlagerungen, wie beispielsweise Immunglobulin (Ig)- und T-Zell-Rezeptor-(TCR)-Genumlagerungen.
Chromosomale Anomalien sind eine Hauptursache für genetische Störungen
oder Krankheiten einschließlich kongenitaler Störungen und erworbener Krankheiten,
wie beispielsweise Malignitäten. Die Grundlage der oben genannten Malignitäten liegt
in der Tatsache, dass alle Zellen einer Malignität einen gemeinsamen klonalen Ursprung
besitzen. Chromosomale Anomalien bei Malignitäten stammen von Umlagerungen, Translokationen,
Inversionen, Insertionen, Deletionen und anderen Chromosomenmutationen, aber auch
Verluste oder Zunahme von ganzen Chromosomen werden bei Malignitäten gefunden. An
vielen Chromosomenanomalien sind zwei verschiedene Chromosomen beteiligt. So werden
Gene oder Fragmente von Genen aus dem normalen physiologischen Kontext eines bestimmten
Chromosoms entfernt und werden an ein Empfängerchromosom in der Nähe von nicht-verwandten
Genen oder Genfragmenten (häufig Onkogenen oder Proto-Onkogenen) übertragen. Eine
derartige anomale genetische Kombination kann die Grundlage einer Malignität bilden.
Häufig geschehen derartige Umlagerungen, an denen zwei nicht-anomale
Chromosomen beteiligt sind, in einem einigermaßen etablierten Muster. Brüche erscheinen
in einem der zwei Chromosomen an einem potentiellen Bruchpunkt oder einer Bruchpunkt-Cluster-Region,
was zur Entfernung eines Gens oder Genfragments von einem Chromosom führt und zu
nachfolgender Translokation zu dem anderen Chromosom, wobei ein umgelagertes Chromosom
gebildet wird, in dem die umgelagerten Fragmente in einem Fusionsbereich fusioniert
sind.
Nachweis von Chromosomenanomalien kann durch Verwendung einer breiten
Auswahl an Methoden ausgeführt werden, von denen viele moderne biomolekulare Methoden
umfassen. Traditionelle Methoden, wie beispielsweise cytogenetische Analysen durch
konventionelle Chromosomen-Bandentechniken sind, obwohl sehr präzise, doch sehr
arbeitsintensiv, erfordern Fachpersonal und sind teuer. Automatisierte Karyotypisierung
ist für einige diagnostische Anwendungen nützlich, wie beispielsweise pränatale
Diagnostik, ist aber uneffektiv zum Analysieren von komplexen chromosomalen Anomalien
vieler Malignitäten. Weiterhin erfordern oben genannte Methoden frische (kultivierte)
Zellen, die nicht immer verfügbar sind.
Andere modernere Methoden sind Southem-Blotting oder andere Nukleinsäure-Hybridisierungs-
oder Amplifikationsmethoden, wie beispielsweise PCR, zum Nachweis von gut definierten
Chromosomenanomalien, für die geeignete Nukleinsäuresonden oder Primer verfügbar
sind. Bei diesen Methoden können frische oder gefrorene Zellen verwendet werden
und manchmal sogar Sonden nach Formalin-Fixierung, solange die Nukleinsäuresequenzen,
die hybridisiert oder amplifiziert werden, intakt und zugänglich bleiben. Wie auch
immer, sogar bei der oben genannten modernen Technologie können verschiedene Nachteile
gefunden werden, die die Anwendung von diesen diagnostischen schnellen Screening-Methoden
auf chromosomale Anomalien, bezogen auf die genannten Malignitäten, behindern.
Das Southern-Blotting dauert 3 bis 4 Wochen, was zu langsam für eine
effiziente Diagnose und Therapiewahl für Malignitäten ist, und es können nur 10
bis 15 kb Nukleinsäuresequenzen pro Probenanalyse analysiert werden.
Obwohl PCR grundsätzlich gut geeignet ist für schnelles und umfangreiches
diagnostisches Testen oder sogar Screening, können nur 0,1 bis 2 kb Nukleinsäure
pro PCR-Analyse analysiert werden, was das schnelle Screening von langen Chromosomenabschnitten
und Bruchpunkt-Cluster-Regionen innerhalb des Chromosoms sehr behindert. Ein zusätzlicher
Nachteil von PCR ist ihre inhärente Sensibilität gegenüber Primer-Fehlpaarungen.
Kleine, normale und physiologische Abweichungen, die immer in Nukleinsäuresequenzen
der Genfragmente vorliegen können, die komplementär zu dem Primer sind, behindern
eine verlässliche Anwendung der PCR und ergeben eventuell falsch-negative Ergebnisse.
Insbesonders falschnegative Ergebnisse machen einen PCR-basierten Diagnosetest,
obwohl sehr spezifisch, doch nicht sensitiv genug für eine verlässliche Diagnose,
und es ist selbstverständlich, dass nur eine verlässliche Diagnose von Malignitäten
zu einem Verstehen der Prognose und der Entwicklung einer adäquaten Therapie führen
kann.
Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierungstechniken (FISH) sind weniger abhängig
von der vollständigen Übereinstimmung von Nukleinsäuresequenzen,
um positive diagnostische Ergebnisse zu ergeben. Im allgemeinen wird bei FISH die
Analyse mittels Sonden mit großen, meist undefinierten Nukleinsäuresonden durchgeführt,
die jedoch häufig mit variierender Stringenz mit den Genen oder Genfragmenten, die
zu beiden Seiten der Fusionsregion in dem umgelagerten Chromosom der malignen Zelle
lokalisiert sind, hybridisieren. Das Verwenden großer Sonden macht die FISH-Technik
sehr empfindlich. Die Bindung der co-lokalisierten Sonden ist im allgemeinen entweder
direkt oder indirekt mit Fluorochromen nachweisbar und wird durch Fluoreszenzmikroskopie
einer Zellpopulation, die von der zu testenden Probe erhalten wird, sichtbar gemacht.
Jedoch haben sogar die gegenwärtig verwendeten FISH-Protokolle inhärente
Nachteile, wobei sich diese hauptsächlich auf die Selektion der in den gegenwärtigen
FISH-Protokollen verwendeten Nukleinsäuresonden beziehen, die falsch-positive Ergebnisse
in der Diagnose von chromosomalen Anomalien zeigen können. Zum Beispiel stellen
Sonden, die gegen verschiedene Chromosomen jedoch mit benachbarten Signalen bei
Translokationen gerichtet sind, eine relativ große Gefahr dar, falsch-positive Ergebnisse
zu ergeben. Daher sind die diagnostischen Tests, obwohl sensitiv, nicht spezifisch
genug, um Standard-FISH-Techniken bei umfangreichem oder schnellem diagnostischen
Testen zu verwenden, ganz zu schweigen von automatisierten Tests oder Screening.
Bisher wurden im allgemeinen große Sonden, die von Cosmid-Klonen,
YAC-Klonen oder anderen klonierten DNA-Fragmenten erhalten wurden, als Sonden bei
FISH verwendet. Die genaue Position dieser Sonden in Bezug zur Fusionsregion in
dem umgelagerten Chromosom ist nicht bekannt und sie besitzen weitgehend unbestimmte
und variierende genomische Länge (genomische Länge oder Abstand, ausgedrückt als
die Anzahl an Nukleotiden oder Basen (b)) und benötigen keine spezifische Selektion
oder Modifikation dieser Sonden, die über das reine Markieren der Sonden mit den
notwendigen Reporter-Molekülen, d.h. Fluorochromen, hinausgeht. Zum Entwickeln oder
Auswählen von Sonden gibt es nur wenige oder keine Richtlinien im Stand der Technik,
die über die reinen Vorschläge, wo mutmaßliche Sonden zu lokalisieren sind, hinausgehen.
Falschpositive Ergebnisse, die mit diesen Sonden erhalten werden, können von unspezifischer
Hybridisierung mit einem breiten Spektrum an (häufigen) repetitiven Sequenzen stammen,
die überall in vielen Chromosomen vorliegen können, oder von Kreuz-Hybridisierung
mit homologen Sequenzen im Genom, oder vom Überlappen der verwendeten Sonden mit
der Bruchpunkt-Cluster-Region oder von dem Unterschied in Signalintensitäten, insoweit
diese durch Größenunterschiede der Sonden entstehen. Diese Ursachen der falsch-positiven
Ergebnissen werden häufig nicht erkannt. Falschpositive Ergebnisse sind insbesondere
nachteilig für die Schnelldiagnose, falls schnelles oder Routine-Screening von Patienten
notwendig ist, um Malignitäten nachzuweisen oder um Behandlungsprotokolle festzusetzen.
Ein falsch-positives Ergebnis macht dann ein mühsames Nachprüfen von Patienten oder
sogar arglosen Probanden notwendig, die zu Routine-Screening-Protokollen aufgefordert
wurden, und kann diese Menschen sehr aufschrecken. Ferner werden Translokationen
allgemein mit zwei verschiedenen Sonden nachgewiesen, eine Sonde für jedes der beteiligten
Chromosomen, wobei die Sonden dann während der in situ-Hybridisierung im Falle einer
Translokation co-lokalisieren, aber Einzelsignale zeigen, wenn keine Translokation
vorliegt (siehe z.B. EP 0430402, EP-A-0500290,
Tkachuk et al., Science 250, 559–562, 1990; Tkachuk et al., „Klinische
Anwendung von Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung", Genetic analysis techniques and
applications vol. 8, 67–74, 1991). Jedoch werden in der Praxis aufgrund der
Tatsache, dass die zwei Sonden zufällig co-lokalisieren, 2 bis 4 % der normalen,
mittels FISH getesteten Interphasezellen falsch-positive Ergebnisse zeigen. Ein
zusätzlicher Nachteil der gegenwärtigen FISH-Protokolle ist, dass es in der Praxis
notwendig ist, beide Chromosomen, die an der Translokation beteiligt sind, zu kennen
als auch die relevanten Bruchpunkt-Regionen der beiden Chromosomen, um die Nukleinsäuresonden,
die zum Nachweis der spezifischen Translokation befähigt sind, zu definieren, während
noch unbekannte oder schlecht definierte Translokationen, die von einem bekannten
Gen und einem unbekannten Partner abstammen, nicht nachgewiesen werden können.
Die vorliegende Erfindung stellt Nukleinsäuresonden, die zum diagnostischen
Testen auf Chromosomenanomalien verwendet werden können, bereit, die eine hohe Sensitivität
und eine hohe Spezifität kombinieren. Die Sonden, die durch die Erfindung bereitgestellt
werden, können in situ oder in vivo oder in vitro mit komplementären Nukleinsäuremolekülen
hybridisieren, wie beispielsweise (m)RNA oder DNA, wie z.B. transkribiert von oder
gefunden in (nicht-anomalen und/oder umgelagerten) Chromosomen. Die vorliegende
Erfindung stellt für jede Translokationsanalyse ein bestimmtes und ausgewogenes
Nukleinsäuresondenpaar bereit. Die Sonden sind bestimmt darin, dass sie jeweils
mit einer unterschiedlichen Sequenz hybridisieren, die spezifisch ausgewählt wird
und einen eindeutigen potentiellen Bruchpunkt in einem nicht-anomalen Chromosom
flankieren. Weiterhin ist das durch z.B. Sonde A und Sonde B gebildete Paar von
dem durch z.B. Sonde A und Sonde X gebildete Paar verschieden. Weiterhin erzeugen
die Sonden A, B und X der oben genannten Beispiele drei Paare, A-B, B-X und A-X.
Die Sonden in den Paaren sind vergleichbar oder ausgewogen darin, dass sie so ausgestaltet
sind, dass sie eine vergleichbare Größe oder genomische Länge besitzen, mit dem
endgültigen Ziel die Erzeugung von Signalen mit vergleichbarer
Intensität zu erreichen. Zusätzlich können die Sonden mit Reporter-Molekülen in
vergleichbarer Weise markiert werden, was zu Signalen von vergleichbarer Intensität
führt. Zusätzlich können die Sonden jeweils mit einem unterschiedlichen Fluorochrom
markiert werden, was den Nachweis in einem einzigen Punkt mit unterschiedlicher
Farbe erleichtert, wenn die Sonden co-lokalisieren sofern keine Anomalie nachgewiesen
wird. Auch können die Sonden so selektiert werden, um mit einem Chromosom an entsprechend
komplementären Hybridisierungs-Stellen, die in vergleichbaren Abständen auf jeder
Seite eines Bruchpunkts oder einer Bruchpunkt-Cluster-Region eines Chromosoms liegen,
zu reagieren. Das eindeutige und abgestimmte Nukleinsäuresondenpaar, das durch die
Erfindung bereitgestellt wird, umfasst Sonden, die z.B. von vergleichbarer Größe
oder genomischer Länge sind, jede Sonde von dem Paar z. B. eine Länge von 1 bis
10 kb, oder 7 bis 15 kb, oder 10 bis 20 kb, oder 15 bis 30 kb, oder 20 bis 40 kb,
oder 30 bis 50 kb, oder 40 bis 60 kb, oder 50 bis 70 kb, oder 60 bis 80 kb, oder
70 bis 90 kb, oder 80 bis 100 kb aufweist. Durch Verwenden eines derartig bestimmten
und ausgewogenen Sondenpaares, das eine Bruchpunkt-Region flankiert und die korrespondierende
Fusionsregion nicht überlappt, wird ein falschpositives Diagnostizieren in Hybridisierungs-Studien
vermieden. Die Erfindung stellt ferner ein bestimmtes und ausgewogenes Nukleinsäuresondenpaar
bereit, wovon jede Sonde mit mindestens einem unterschiedlichen Reporter-Molekül
markiert ist. Nukleinsäuresonden können mit Chromophoren oder Fluorochromen markiert
werden (z.B. FITC oder TRITC) oder durch Bereitstellen eines Haptens, wie beispielsweise
Biotin und Digoxigenin. Fluorochom-markierte Sonden können direkt nachgewiesen werden.
Bei Hybridisierung mit haptenisierten Nukleinsäuresonden erfolgt ein indirekter
Nachweis unter Verwendung von Chromophoren, Fluorochromen oder Enzymen, wie z.B.
Peroxidase. Die Erfindung stellt weiterhin ein bestimmtes und ausgewogenes Nukleinsäuresondenpaar
bereit, das dadurch charakterisiert ist, dass beide Sonden mit einem einzigen korrespondierenden
Nukleinsäuremolekül oder seinem Komplementärstrang oder mit einem (nicht-anomalen)
Chromosom oder mit einem Fragment davon, das möglicherweise die Anomalie enthält,
hybridisieren, an Stelle von zwei Sonden, die einzeln mit den beiden, an einer gegebenen
Translokation beteiligten Chromosomen hybridisieren, wie sie gegenwärtig in Hämatologie
und Onkologie im allgemeinen verwendet werden (siehe z.B. Tkachuk et al., Science
250, 559–562, 1990; Tkachuk et al., „Klinische Anwendungen von Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung",
Genetic analysis techniques and applications. vol. 8, 67–74, 1991).
Die Erfindung stellt weiterhin ein bestimmtes und ausgewogenes Nukleinsäuresondenpaar
bereit, das mit den Nukleinsäuremolekülen in einem genomischen Abstand von nicht
mehr als 100 kb, aber vorzugsweise nicht mehr als 50 kb, hybridisiert. Zusätzlich
stellt die Erfindung ein bestimmtes und ausgewogenes Nukleinsäuresondenpaar bereit,
das in situ hybridisiert und z. B. in diagnostischen Tests, die die FISH-Techniken
umfassen, verwendet werden kann. Weiterhin stellt die Erfindung ein bestimmtes und
ausgewogenes Nukleinsäuresondenpaar bereit, wovon jede Sonde in situ unter variierenden,
aber im allgemeinen niedrig-stringenten Bedingungen mit nur wenigen DNA-Molekülen
pro Zelle hybridisiert. Die Nukleinsäuresonden, die aus mehreren DNA-Fragmenten
zusammengestellt sind, werden entweder auf Metaphase-Ausstrichen oder durch Southern-Blotting
auf Hybridisierungssensitivität und -spezifität getestet, um die Sonde auszuwählen,
die so wenig wie möglich von häufigen repetitiven Sequenzen enthält, um ein hohes
Hintergrundfärben zu vermeiden. Die Nukleinsäuresonden werden zur Kartierung und
Prüfung ihrer relativen Position mit Fiber-FISH (z.B. Hybridisierung auf ausgestreckte
einzelne DNA-Fasern, die auf Glasplättchen immobilisiert sind) getestet, bevor sie
in diagnostischen Tests eingesetzt werden.
Die Sonden werden getestet, um z. B. zu vermeiden, dass Sonden verwendet
werden, die mit repetitiven Sequenzen hybridisieren. Sonden können aus Sätzen von
unterschiedlichen Oligonukleotiden bestehen, wobei vorhandene repetitive Sequenzen
in einer flankierenden Region vermieden werden. Derartige Sätze werden eindeutig
mit getrennten oder bestimmten Reporter-Molekülen für jede Sonde (oder Satz von
Oligonukleotiden) markiert, die für die entsprechenden flankierenden Regionen bestimmt
sind. Derartige Sonden können jeweils aus mehrfach markierten Oligonukleotiden bestehen,
wobei jedes mit einem eindeutigen Bereich in einer flankierenden Region hybridisiert.
Eine Sonde kann z.B. von 10 bis zu 200 von derartigen Oligonukleotiden enthalten,
vorzugsweise von 50 bis 150, wobei jedes Oligonukleotid z.B. 10 bis 20 Nukleotide
lang ist. Zum Beispiel wird die Intron-Exon-Struktur des MLL-Gens in Br J Haematol
1996; 93:966–972 beschrieben. Die Veröffentlichung zeigt auch, dass die meisten
Bruchpunkte des MLL-Gens zwischen Exon 9 und Exon 14 lokalisiert sind. PNA-enthaltende
Sonden können in Exon 3 bis 8 für die „stromaufwärts gelegene FISH-Sonde"
entwickelt werden und in Exon 15 bis 31 für die „stromabwärts gelegene FISH-Sonde".
Insbesondere Exon 4 und Exon 28 sind für das Konstruieren der Sonden von Bedeutung,
da diese zwei Exons ziemlich lang sind und daher die meisten der PNA-Sonden enthalten
können. PNA-Oligonukleotide können z.B. aufgrund ihrer Kapazität mit Exon 4 oder
Exon 28 des 119QR-Zielgens zu hybridisieren, synthetisiert werden und können in
einer Mischung als Sonde für eine flankierende Region verwendet werden.
Die Erfindung stellt weiterhin die Verwendung der bestimmten und ausgewogenen
Sondenpaare für diagnostisches Testen auf Chromosomenanomalien
bereit. Die Sondenpaare gemäß der Erfindung können zum Nachweis von Nukleinsäuren
verwendet werden, die die Anomalie oder Fragmente der Anomalie enthalten oder für
den in situ oder in vitro Nachweis von Zellen, die die Chromosomenanomalie enthalten.
Die Erfindung stellt somit ein Paar oder Paare von bestimmten und ausgewogenen Sonden
für den Nachweis von Störungen oder Krankheiten bereit, die im Zusammenhang mit
chromosomalen Anomalien stehen, z.B. Malignitäten, wie beispielsweise den nachstehend
weiter erläuterten hämatopoetischen Malignitäten.
Ferner stellt die Erfindung einen diagnostischen Kit oder Assay bereit,
das ein Nukleinsäuresondenpaar gemäß der Erfindung enthält, der zum Nachweis von
Störungen oder Krankheiten verwendet werden kann, die mit chromosomalen Anomalien
im Zusammenhang stehen, d.h. Malignitäten, wie beispielsweise hämatopoetische Malignitäten.
Mit einem derartigen, durch die Erfindung bereitgestellten, diagnostischen Kit oder
Assay, ist es z. B. möglich, die Wirkungen der Therapie zu überwachen und eine minimale
Resterkrankung oder frühen Krebsrückfall nachzuweisen. Man kann auch den Ursprung
von Knochenmarkszellen, die einer Knochenmarkstransplantation folgen, identifizieren.
Man kann ebenso virale Sequenzen und deren Lokalisierung in dem Chromosom und in
Zellen nachweisen. Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf den molekularen
Nachweis von Chromosomenanomalien in hämatopoetischen Malignitäten genauer beschrieben,
ist aber weithin einsetzbar für die Analyse von Chromosomenanomalien im allgemeinen.
Die Entwicklung von verlässlichen Sonden zum Nachweis der klar definierten
oder sogar schlecht definierten Chromosomenanomalien in hämatologischen Malignitäten
wird als nicht-einschränkendes Beispiel beschrieben, um die Erfindung zu erläutern.
Derartige Sonden können für die Diagnose und molekulare Klassifizierung der beteiligten
Malignitäten verwendet werden. Die neuen Sonden können für diagnostische Tests in
mehreren Arten von hämatologischen Malignitäten mit erhöhter Sensitivität, Spezifität
und Effizienz der Analyse verwendet werden.
Weltweit werden jedes Jahr viele Fälle von hämatopoetischen Malignitäten
diagnostiziert. In der Europäischen Union (etwa 375 Mio. Einwohner) betrifft dies
etwa 98.000 Patienten pro Jahr. Die geschätzte Anzahl von Patienten in den USA (etwa
250 Mio. Einwohner) beträgt etwa 65.500 pro Jahr. Die Mehrzahl der hämatologischen
Malignitäten haben lymphoiden Ursprung: akute lymphatische Leukämie (ALL), chronische
lymphocytische Leukämien, die meisten bösartigen Lymphome und multiple Myelome.
Die größte Gruppe bilden die Non-Hodgkin's Lymphome (NHL), die ungefähr die Hälfte
aller hämatopoetischen Malignitäten repräsentiert. Ferner haben europäische epidemiologische
Studien gezeigt, dass die Häufigkeit von NHL stetig steigt (etwa 5% pro Jahr), was
zeigt, dass NHL ein signifikantes Gesundheitsproblem in Europa darstellt und sehr
wahrscheinlich in der ganzen westlichen Welt. Obwohl die jährliche Anzahl an Patienten,
die mit ALL diagnostiziert wird, kleiner ist als die für NHL, hat ALL ein höheres
Vorkommen bei Kindern, und stellt die häufigste Malignität in der Kindheit dar.
Lymphoide Malignitäten bestehen aus einem breiten Bereich von etwa
25 unterschiedlichen Krankheitsbildern, die sich in der klinischen Darstellung,
der Prognose und den Behandlungsprotokollen unterscheiden. Diese Krankheitsbilder
wurden in der neuesten „Revised European American Lymphoid neoplasm (REAL)-Klassifizierung"
definiert. In dieser Klassifizierung werden die lymphoiden Malignitäten in B-Zell-Malignitäten
(etwa 90%) und T-Zell-Malignitäten (etwa 10%) eingeteilt.
Die Diagnose und Klassifizierung von lymphoiden Malignitäten basiert
im allgemeinen auf Cytomorphologie und Histomorphologie, und wird mit immunophänotypischer
Information mittels Durchflusscytometrie und/oder Immunohistochemie ergänzt. Diese
immunophänotypische Information scheint wertvoll für die Klassifizierung von lymphoiden
Malignitäten zu sein, wie beispielsweise die Klassifizierung der ALL in Pro-B-ALL,
gewöhnlicher ALL, Pre-B-ALL und mehreren Arten von T-ALL. Bei Malignitäten in reifen
B-Zellen mit Immunglobulin (Ig)-Expression kann die Diagnose mit immunophänotypischer
Bewertung der Klonalität durch den Nachweis von Expression einzelner Ig-leichter-Ketten
unterstützt werden, z.B. der Verteilung von Igk- und Ig&lgr;-positiver B-Zellen,
die im Fall einer B-Zell-Malignität stark verzerrt ist.
Der Wert der Bewertung der Klonalität basiert auf der Tatsache, dass
alle Zellen einer Malignität einen gemeinsamen klonalen Ursprung besitzen. Bei lymphoiden
Malignitäten wird dies durch das Auftreten von identischen (klonalen) umgelagerten
Ig- und T-Zell-Rezeptor-(TCR)-Genen gezeigt: klonale Ig- und/oder TCR-Genumlagerungen
werden in den meisten unreifen lymphoiden Malignitäten (90–95%) und im Grunde
in allen reifen lymphoiden Malignitäten (>98%) gefunden. Daher ist die molekulare
Analyse der Klonalität von Ig- und TCR-Genen für die Unterscheidung von monoklonalen
(bösartigen) und polyklonalen (reaktiven) Lymphoproliferationen äußerst geeignet.
Verdächtige Lymphoproliferationen sollten daher einer molekularen Bewertung der
Klonalität unterworfen werden.
Während des letzten Jahrzehnts hat das Wissen über genetische Anomalien
in hämatopoetischen Malignitäten bedeutend zugenommen, insbesondere über akute Leukämien
und NHL. Gegenwärtig werden gut bekannte Chromosomenanomalien bei 35–40 %
von ALL und in 30–40 % von NHL festgestellt. Diese Chromosomenanomalien können
als alternative oder zusätzliche Marker für die molekulare Bewertung der Klonalität
verwendet werden. Wichtiger erscheint, dass diese Chromosomenanomalien als Klassifizierungsmarker
relevant sind, die die gegenwärtig verwendeten morphologischen und immunophänotypischen
Klassifizierungssysteme ergänzen. Es wurde deutlich gezeigt, dass mehrere genetische
Anomalien mit einer günstigen Prognose einhergehen, wohingegen andere mit einer
schlechten Prognose einhergehen, wie beispielsweise t(4;11) in Pro-B-ALL und t(9;22)
in der gewöhnlichgen ALL. Mehrere Behandlungsprotokolle wurden begonnen, die diese
Information zum Aufbau der Behandlung verwenden. Daher kann angenommen werden, dass
ein schneller und verlässlicher Nachweis von gut definierten genetischen Anomalien
in der Diagnose und Behandlung von hämatopoetischen Malignitäten wichtig werden
wird.
Mehrere unterschiedliche Arten von Chromosomenanomalien bei ALL und
NHL wurden identifiziert. Die Chromosomenanomalien in Vorläufer-B-ALL betreffen
hauptsächlich Translokationen, die zu Fusionsgenen führen, die für Fusionsproteine
mit neuen oder modifizierten Funktionen kodieren. Beispiele umfassen die E2A-PBX
und BCR-ABL-Fusionsproteine, die aus t(1;19) bzw. t(9;22) entstanden sind. Eine
weitere wichtige Chromosomenregion, die 11q23 Region mit dem MLL-Gen, ist bei mehreren
Arten von Translokationen bei akuten Leukämien beteiligt. Bei diesen 11q23 Translokationen
sind verschiedene Partner-Gene beteiligt, die zu verschiedenen Fusionsproteinen
führen.
Eines von ihnen ist t(4;11), das in etwa 70 % der akuten Leukämien
bei Säuglingen beobachtet wird. Viele Chromosomenanomalien in T-ALL und NHL involvieren
Ig- oder TCR-Gensequenzen in Kombination mit Onkogensequenzen. Diese Chromosomenanomalien
ergeben keine Fusionsproteine, führen aber zu erhöhter oder stabilisierter Expression
der beteiligten Onkogene und tragen dabei zu unkontrolliertem Wachstum bei. Sie
erscheinen mit relativ hoher Häufigkeit in bestimmten Krankheitskategorien, wie
beispielsweise t(14;18) unter Beteiligung des BCL2-Gens in etwa 90% derfollikulären
Lymphome und t(11;14) unter Beteiligung des BCL1/Cyclin D1-Gens in etwa 70% der
Mantelzelllymphome.
Von Anbeginn an war die cytogenetische Analyse von Chromosomen die
Standardtechnik zum Nachweis von Chromosomenanomalien. Diese Technik benötigt das
Vorhandensein von Metaphasezellen, was im allgemeinen verschiedene Zellkultursysteme
erfordert, abhängig vom Typ der Malignität. Die Erfolgsrate, um verlässliche Karyogramme
zu erhalten, ist äußerst abhängig vom Typ der Malignität und der Erfahrung des Labors
und reicht von weniger als 50% bis über 90%. Ferner können manche Chromosomenanomalien
nicht oder kaum durch eine cytogenetische Analyse nachgewiesen werden, wie beispielsweise
TAL1-Deletionen in T-ALL und t(12;21) in Vorläufer-B-ALL. Daher wurde im Fall von
gut etablierten Chromosomenanomalien die arbeitsintensive und zeitaufwendige klassische
Cytogenetik durch molekulare Methoden ersetzt. Wie gesagt, können molekulare Analysen
von genetischen Anomalien mit Southem-Blotting, Verfahren der Polymerase-Kettenreaktion
(PCR) und FISH-Techniken ausgeführt werden.
Southem-Blot-Analyse war lange Zeit das verlässlichste molekulare
Verfahren zum Nachweis von gut etablierten Chromosomenanomalien, aber dieses Verfahren
ist von der Verfügbarkeit geeigneter DNA-Sonden abhängig, die alle relevanten Bruchpunkt-Cluster-Region
der beteiligten Chromosomenanomalien erkennen. Das letztere erklärt wahrscheinlich,
warum BCL2- und BCL1/Cyclin-D1-GenAnomalien in nur 75% von follikulären Lymphomen
bzw. in nur 50% von Mantelzelllymphomen durch Southern-Blotting nachweisbar sind.
Weiterhin ist die Southem-Blot-Analyse zeitaufwendig und erfordert relativ große
Mengen an DNA mit hoher Qualität, die von frischen oder gefrorenen Zellproben abstammt.
Über die letzten fünf Jahre wurden PCR-basierte Methoden als Alternative
zum Southem-Blotting entwickelt. PCR-Methoden haben den Vorteil, dass sie schnell
sind und nur kleine Mengen an DNA mit mittlerer Qualität erfordern, die sogar von
Formalinfixierten, Paraffin-eingebetteten Gewebeproben erhalten werden kann. Ebenso
kann mRNA nach reverser Transkription (RT) zu cDNA verwendet werden. RT-PCR ist
besonders wertvoll im Fall von Chromosomenanomalien mit Fusionsgenen und Fusionstranskripten,
wie beispielsweise in Vorläufer-B-ALL und in t(2;5) bei anaplastischen, großzelligen
Lymphomen häufig gesehen wird. Trotz dieser offensichtlichen Vorteile wird die breite
Anwendung von PCR-Methoden zum Nachweis von Chromosomenanomalien in hämatopoetischen
Malignitäten durch mehrere Probleme behindert. Falsch-negative PCR-Ergebnisse können
erhalten werden, falls die DNA oder mRNA von Formalin-fixierten, Paraffin-eingebetteten
Gewebeproben weniger optimal als erwartet ist oder wenn Primer fehlgepaart sind.
Falsch-positive Ergebnisse können infolge von Kreuzkontamination von PCR-Produkten
zwischen Proben verschiedener Patienten erhalten werden; besonders im Fall von RT-PCR-Studien
von Fusionsgen-Transkripten mag es schwierig sein, falsch-positive
Ergebnisse auszuschließen. Schließlich kann die PCR-Routineanalyse nur verwendet
werden, um relativ kleine Fusionsregionen von Chromosomen-Bruchpunkten (<2 kb) zu
untersuchen. Daraus folgt, dass Primer-Sätze mit multiplen Oligonukleotiden benötigt
werden, um die wichtigsten Bruchpunkt- und Fusionsregionen zu bedecken, obwohl es
schwierig sein wird, große Bruchpunkt- oder Fusionsregionen (>10 kb) zu untersuchen.
Dies erklärt die niedrige Nachweisbarkeit von Chromosomenanomalien und daher wiederum
das Auftreten von falsch-negativen Ergebnissen auf DNA-Niveau durch PCR im Vergleich
zu Southem-Blotting.
Ein Hauptvorteil der FISH-Techniken im Vergleich zur cytogenetischen
Analyse, Southem-Blotting und PCR-Analyse ist, dass FISH auf Interphasekerne aller
Gewebearten und Zellproben ausgeführt werden kann und kein Bedarf für die Extraktion
von DNA oder mRNA besteht. In FISH-Techniken werden im allgemeinen große DNA-Sonden
(>25 kb) verwendet, die um die Bruchpunkt-Regionen der beiden Chromosomen der untersuchten
Chromosomenanomalie lokalisiert sind. Daraus folgt, dass FISH-Sonden größere Regionen
als Sonden des Southern-Blots oder PCR-Primer überprüfen können. Dieser Vorteil
ist besonders wichtig zum Nachweis von Bruchpunkten außerhalb der herkömmlichen
Bruchpunkt-Cluster-Regionen. Weiterhin erlaubt die Verwendung von großen Fluoreszenz-markierten
DNA-Sonden ein direktes und schnelles Erkennen von Deletionen und Translokationen
auf den untersuchten Genregionen. Die Anwendung der letzten Generation von Fluoreszenzmikroskopen
mit Mehrfach-Fluorochrom-Filterkombinationen, CCD-Kamera und geeigneter Computersoftware
erlaubt die kombinierte Verwendung von multiplen FISH-Sonden, die mit unterschiedlichen
Fluorochromen markiert sind.
Die Verfügbarkeit von geeigneten Sonden ist der größte limitierende
Faktor bei Verwendung der FISH-Technik zum Nachweis von Chromosomenanomalien. Bisher
wurden allgemein Cosmid-Klone, YAC-Klone oder andere klonierte DNA-Fragmente ohne
spezifische Selektion oder Modifikation dieser Sonden verwendet. Für viele dieser
Sonden ist die Position im Genom nicht genau bekannt; häufig überlappen diese sogar
mit Bruchpunkt-Cluster-Regionen und häufig enthalten sie repetitive Sequenzen, die
ein hohes Hintergrundfärben verursachen. Ferner werden Translokationen im allgemeinen
durch die Verwendung von zwei unterschiedlichen Sonden nachgewiesen, eine Sonde
für jedes der beteiligten Chromosomen; für diese zwei Sonden wird angenommen, im
Fall von Translokationen zu co-lokalisieren, aber Einzelsignale zu zeigen, wenn
keine Translokation vorliegt. Jedoch werden in der Praxis 2 bis 4% von normalen
Interphasezellen aufgrund der Tatsache, dass die zwei Signale zufällig co-lokalisiert
sind, falsch-positive Ergebnisse zeigen.
Für die Routineanwendbarkeit der FISH-Techniken oder anderer Sonden-Analyse-Assays
oder -Kits zum Nachweis von Chromosomenanomalien in der Diagnose und Klassifizierung
von hämatopoetischen Malignitäten ist es notwendig, bestimmte und ausgewogene Sonden
zu entwickeln.
1. Die Sonden gemäß der Erfindung werden ausgewählt, um ein bestimmtes und ausgewogenes
Nukleinsäuresondenpaar zu bilden; die Größe der Sonden liegt jeweils innerhalb bestimmter
Grenzen des nachzuweisenden Genoms (z.B. 1–10, oder 10–30, oder 20–40,
oder 30–50 oder 40–60 kb), mit dem endgültigen Ziel, dass die Intensität
der Fluoreszenzsignale der verschiedenen Sonden vergleichbar ist.
2. In einer zusätzlichen Ausführungsform der Erfindung wird die Position der
das Paar darstellenden Sonden genau bestimmt, d.h. keine Überlappung mit Bruchpunkt-Cluster-Regionen,
die relevanten Bruchpunkte sind vorzugsweise innerhalb 50 kb lokalisiert oder vorzugsweise
sogar innerhalb 25 kb von jeder Sonde lokalisiert, und ein zusätzliches Sondenpaar
muss konstruiert werden, wenn zwei Bruchpunkt-Regionen einer bestimmten Chromosomenanomalie
mehr als 30–50 kb voneinander entfernt sind, abhängig von der genauen Position
der Sonden.
3. In einer weiteren Ausführungsform enthalten die Nukleinsäuresonden keine
(häufigen) repetitiven Sequenzen und kreuz-hybridisieren nicht, was ein hohes Hintergrundfärben
ergibt. Aus diesem Grund können die Nukleinsäuresonden, die aus verschiedenen Fragmenten
bestehen, entweder auf Metaphase-Ausstrichen oder mit Southem-Blotting auf Hybridisierungssensitivität
und -spezifität getestet werden.
4. Bevor sie in diagnostischen Tests eingesetzt werden, können die Nukleinsäuresonden
alternativ oder zusätzlich mit Fiber-FISH zur Kartierung und Prüfung ihrer relativen
Positionen getestet werden.
5. Es wurde zusätzlich herausgefunden, dass der Nachweis von Chromosomen-Bruchpunkten
leichter und verlässlicher wird, wenn zwei getrennte, mit zwei unterschiedlichen
Fluorochromen markierte Sonden, die das Paar bilden, um eine der Bruchpunkt-Regionen
einer Chromosomenanomalie herum konstruiert werden. Dies führt zur Co-Lokalisierung
der Signale wenn kein Bruchpunkt vorliegt. Wenn ein Bruchpunkt in der untersuchten
Bruchpunkt-Region auftritt, werden jedoch die zwei unterschiedlich markierten Sonden
zwei getrennte Signale ergeben.
6. Zusätzlich erlaubt die Konstruktion einer dritten Sonde (markiert mit einem
dritten Fluorochrom) und somit die Konstruktion von zwei zusätzlichen bestimmten
Sondenpaaren für das Partner-Gen der Chromosomenanomalie eine genaue Identifizierung
der Chromosomenanomalie.
Chromosomenanomalien, die in Malignitäten gefunden werden, sind nützlich
zur molekularen Klassifizierung, wie beispielsweise im Fall von akuten Leukämien,
bösartigen Lymphomen und soliden Tumoren (Tabelle 1). Wegen ihrer hohen Häufigkeit
oder wegen ihres prognostischen Werts sind jedoch mehrere von diesen Anomalien wichtiger
als andere. Zum Beispiel tritt t(14;18) oftmals in NHL auf, wohingegen t(12;21)
häufiger in Vorläufer-B-ALL in der Kindheit gefunden wird. Andererseits stellen
Translokationen, die das MLL-Gen in der 11q23-Region involvieren, einen schlechten
prognostischen Faktor dar und das Auftreten von 11q23 (MLL-Gen)-Anomalien wird bereits
als ein wichtiger Faktor für den Behandlungsaufbau bei akuten Leukämien verwendet.
Ebenso besitzt t(9;22) bei ALL eine schlechte Prognose und wird zum Behandlungsaufbau
verwendet.
Das MLL-Gen (für myeloide/lymphoide Leukämie oder „mixed-lineage"
Leukämie) in der Chromosomenregion 11q23 ist an mehreren Translokationen bei sowohl
ALL als auch bei akuten myeloiden Leukämien (AML) beteiligt. Bei diesen Translokationen
wird das MLL-Gen, das für ein Protein kodiert, das Homologie zu dem Drosophila trithorax-Genprodukt
zeigt, an Partner-Gene auf verschiedenen Chromosomen fusioniert. Bis heute wurden
mindestens zehn Partner-Gene identifiziert. Einige von diesen Translokationen, wie
die t(4;11) (q21;q23), t(11;19) (q23;p13) und t(1:11) (p32;q23), treten vorwiegend
bei ALL auf, wohingegen andere, wie t(1;11) (q21;q23), t(2;11) (p21;q23), t(6;11)
(q27;q23) und t(9;11) (p22;q23) häufiger bei AML beobachtet werden. Andere Arten
wurden bei ALL als auch bei AML beschrieben. Behandlungs-ausgelöste AML mit 11q23-Anomalien
können bei Patienten erscheinen, die vorher mit Topoisomerase II-Inhibitoren behandelt
wurden. Umlagerungen, die die 11g23-Region betreffen, treten häufiger bei akuten
Säuglingsleukämien (etwa 60–70 %) auf und, in einem kleineren Ausmaß, bei
Kindheits- und Erwachsenenleukämien (jeweils etwa 5 %). MLL-Genumlagerungen, besonders
die t(4;11), haben gezeigt, dass sie ein schlechter prognostischer Faktor bei Säuglingsleukämien
sind, woraus sich eine 3 jährige Gesamtüberlebensrate von 5 % im Vergleich zu 85–90
% in Fällen mit Keimbahn-MLL-Genen ergibt.
Das große MLL-Gen (>100 kb) besteht aus 21 Exons, die für über 3900
Aminosäuren kodieren. Bruchpunkte in dem MLL-Gen sind in einer Region von 8,5-9
kb verteilt, die die Exons 5–11 einschließt. Wegen ihrer relativ kleinen Größe
ist diese Bruchpunkt-Region leicht zugänglich für den molekularen Nachweis von Translokationen.
Bei der Auswahl von zwei eindeutig markierten FISH-Sonden in den die Bruchpunkt-Region
flankierenden Sequenzen kann jede Translokation, die die 11q23-Region involviert,
auf der Grundlage der Auftrennung der zwei Fluorochromsignale nachgewiesen werden,
wohingegen die zwei Fluorochrome co-lokalisieren, wenn keine Umlagerung in dem MLL-Gen
aufgetreten ist. Ferner ermöglicht die Verwendung eines dritten Fluorochroms für
gegen die Partner-Gene gerichtete Sonden, die Identifizierung des genauen Translokationstyps.
Diese Zwei-Schritt-Methode der FISH-Analyse garantiert im ersten Schritt einen effizienten
und direkten Nachweis aller Anomalien, die die 11q23 (MLL-Gen)-Region involvieren,
wohingegen im zweiten Schritt der Typ der 11q23-Translokation bestimmt werden kann.
Chromosomenanomalien bei lymphoiden Malignitäten involvieren häufig
Ig- oder TCR-Gene. Beispiele umfassen die drei Typen von Translokationen (t(8;14),
t(2;8) und t(8;22)), die in Burkitt's Lymphomen gefunden werden, in welchen das
MYC-Gen an die Ig-schwere-Kette (IGH)-, Ig-Kappa (IGK)- bzw. Ig-Lambda (IGL)-Gensegmente
fusioniert ist. Ein weiterer häufiger Translokationstyp dieser Kategorie ist t(14;18)
(q23;q21), der in etwa 90 % der follikulären Lymphome beobachtet wird, einem der
wichtigsten NHL-Typen. Bei dieser Translokation wird das BCL2-Gen an Regionen innerhalb
des IGH-Locus innerhalb oder angrenzend an die JH-Gensegmente umgelagert. Das Ergebnis
dieser Chromosomenanomalie ist die Überexpression des BCL2-Proteins, das eine Rolle
als Überlebensfaktor bei der Wachstumskontrolle durch das Verhindern des programmierten
Zelltods spielt.
Das BCL2-Gen besteht aus nur drei Exons, diese sind aber über einen
großen Bereich verteilt. Von diesen Exons kodiert das letzte Exon für eine große
3'-nicht-translatierte Region (3' UTR). Diese 3' UTR ist eine der zwei Regionen,
in dem viele der t(14;18)-Bruchpunkte verteilt sind und wird als „große Bruchpunkt-Region"
(mbr) bezeichnet; die andere in t(14;18)-Translokationen involvierte Bruchpunkt-Region
liegt 20–30 kb stromabwärts des BCL2-Locus und wird als die „kleine
Cluster-Region" (mcr) bezeichnet. Eine dritte BCL2-Bruchpunkt-Region, die vcr (variante
Cluster-Region), liegt am 5'-Ende des BCL2-Locus und ist unter anderem an verschiedenen
Translokationen beteiligt, z.B. t(2;18) und t(18;22), bei denen IGK- und IGL-Gensegmente
die Partner-Gene sind.
Bei der Auswahl eines Satzes an FISH-Sonden, die in den Regionen stromaufwärts
der mbr-Region und stromabwärts der mcr-Region lokalisiert sind, können Translokationen
in diesen Regionen durch Auftrennung der Fluorochromsignale nachgewiesen werden.
Ein zusätzlicher Satz von FISH-Sonden wird für die vcr-Region konstruiert, da der
Abstand zwischen der vcr-Region und den anderen beiden Bruchpunkt-Clustern viel
zu groß ist (ungefähr 400 kb), um die gleichen Sonden zu verwenden.
Als zweiter Schritt in all diesen Ansätzen werden FISH-Sonden in den
IGH-, IGK- und IGL-Genen zur Identifizierung des genauen Translokationstyps verwendet.
Mehrere Arten von Nukleinsäuresonden, die gemäß der Erfindung für
den Nachweis von Chromosomenanomalien bereitgestellt werden, können in der FISH-Technologie
verwendet werden. Jede dieser Sondenarten hat ihre eigenen charakteristischen Eigenschaften
und Vorteile, wobei sie zusammen einen komplementären Ansatz bilden, d.h. Cosmid-,
PAC- oder YAC-abstammende Sonden, PCR-basierte Sonden oder PNA-basierte Sonden.
Klone, die von Cosmid-, PAC- oder YAC-Bibliotheken erhalten wurden,
stellen große Sonden dar, die geeignete Signale nach Hybridisierung ergeben, wenn
sie mit Fluorochromen markiert sind (Gingrich et al., 1996). Herkömmlicherweise
ergibt sich jedoch häufig das Risiko der Überlappung mit den Bruchpunkt-Cluster-Region
der beteiligten Chromosomenanomalie, da die genauen Positionen von diesen Sonden
unbekannt sind, wenn keine weitere Selektion oder Modifikation dieser Sonden durchgeführt
wird. Ferner enthalten derart große Sonden repetitive Sequenzen, die ein hohes Hintergrundfärben
verursachen. Bestimmte und ausgewogene Sondenpaare, die Cosmid-, PAC- oder YAC-Sonden
enthalten und konstruiert wurden, um mit den flankierenden Regionen stromab- und
-aufwärts der Bruchpunkt-Region auf einem der beteiligten Chromosomen zu reagieren,
können daher mit Fiber-FISH-Experimenten oder durch Verwendung von Southem-Blotting
mittels Verwenden von kleinen gut definierten Einschluss- und Ausschlusssonden,
die um die Bruchpunkt-Region herum entwickelt wurden, um ein Überlappen mit den
Bruchpunkt-Cluster zu vermeiden, genau positioniert werden. Das Auftreten von potentiellen
repetitiven Sequenzen wird mittels Southem-Blot-Analyse der genomischen DNA ausgeschlossen.
Sonden, die mittels PCR hergestellt wurden haben den zusätzlichen
Vorteil, dass sie genau positioniert werden können, jedoch ist für diesen Ansatz
Sequenzinformation zumindest für die Gebiete notwendig, um die Ziel-spezifischen
PCR-Primer zur Herstellung der Sonden zu konstruieren. Einmal hergestellt, werden
die PCR-Produkte auf das Vorkommen von repetitiven oder kreuz-hybridisierenden Sequenzen
überprüft, die einen spezifischen Nachweis der flankierenden Regionen stromabwärts
und stromaufwärts des beteiligten Bruchpunkt-Clusters behindern. PNA-basierte Sonden
für die FISH-Technologie umfassen mehrere (z.B. 50–150) bestimmte PNA-Oligonukleotide,
wobei jedes eine typische Größe von 5–40 zeigt, noch typischer 10–25
Nukleotide und welche zusammen ein geeignetes Signal zum Nachweis von Chromosomenanomalien
unter Verwendung der FISH-Technologie erzeugen. PNA-Sonden, die ein neutrales Peptidrückgrad
besitzen, an welches die vier Deoxynukleotide gekoppelt sind, sind stabile Nukleinsäurefragmente,
die mit komplementären Nukleinsäuresequenzen mit hoher Affinität hybridisieren (Egholm
et al.; Corey, 1997). Aufgrund der Tatsache, dass Fehlpaarungen die PNA-Hybridisierung
stark beeinflussen, kann die Sequenzspezifität der PNA-Erkennung leicht erreicht
werden, dabei hochselektive Sonden der PNA-Sonden, die in der FISH-Technologie verwendet
werden, erzeugend. PNA-Sonden wurden bisher in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet,
die in situ-Hybridisierung an hochrepetitive centromere oder telomere Sequenzen
einschließen (Corey, 1997). Soweit war nur ein einziges PNA-Oligonukleotid, das
gegen wiederholte Sequenzen gerichtet war, für ausreichende Signalintensitäten geeignet.
Die Konstruktion eines ausgewogenen Nukleinsäuresondenpaares, das mehrere (z.B.
50–150) bestimmte PNA-Oligonukleotide enthält, die gegen Zielsequenzen in
den flankierenden Regionen eines Bruchpunkt-Clusters gerichtet sind, stellt den
Nachweis von Chromosomenanomalien, sowie andere Nukleinsäuresonden, bereit.
Anwendbarkeit der verschiedenen Arten der Sonden
Jede der vorstehend genannten Arten von FISH-Sonden hat ihre spezifische
Anwendbarkeit, zusammen jedoch bilden sie komplementäre und teilweise überlappende
Strategien.
Das MLL-Gen in der Chromosomenregion 11q23 ist ein Beispiel für eine
nachweisbare Region, die an verschiedenen Translokationen sowohl bei ALL als auch
bei AML beteiligt ist (Tabelle 1), und stellt ein perfektes Beispiel einer Chromosomenanomalie
bereit, für welche PCR-basierte oder PNA-basierte FISH-Sonden bevorzugt konstruiert
werden können. Da die Bruchpunkt-Region in dem MLL-Gen so eng mit reichlich Exons,
die in den flankierenden Regionen stromaufwärts und stromabwärts des Bruchpunkt-Clusters
verfügbar sind, angereichert ist, ist die Sequenz-basierte Konstruktion und Herstellung
von bestimmten und ausgewogenen Paaren von PCR-basierten und/oder PNA-basierten
FISH-Sonden sehr nützlich in dieser Chromosomenregion. Die Entwicklung von genau
positionierten Cosmid- oder PAC-Klonen könnte als eine alternative oder zusätzliche
Strategie sehr nützlich sein.
Die BCL2-Genregion ist ein Beispiel, die an mehreren Chromosomenanomalien
bei bösartigen Lymphomen (Tabelle 1) beteiligt ist, und die mehrere Bruchpunkt-Regionen
enthält, die außerhalb der kodierenden Sequenzen an den 5'- und 3'-Enden des BCL2-Locus
lokalisiert sind und die weit auseinanderliegen. Der BCL2-Locus ist daher beispielhaft
für ein Gen, das an Chromosomenanomalien beteiligt ist, für welches bestimmte und
ausgewogene Paare von FISH-Sonden mittels PCR und/oder mittels Vereinigen von PNA-Oligonukleotiden
schwieriger zu erzeugen sind, da weniger Sequenzinformation verfügbar ist. In derartigen
Chromosomenanomalien können bestimmte und ausgewogene Paare von Cosmid-, PAC- und/oder
YAC-abstammenden FISH-Sonden nach sorgfältiger Auswahl und Modifikation der genauen
Position eingesetzt werden.
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Tabelle 1. Beispiele von Chromosomenanomalien bei Malignitäten, die
mit einem bestimmten und ausgewogenen Nukleinsäuresondenpaar gemäß der Erfindung
nachweisbar sind.
Anspruch[de]
Ein eindeutiges und abgestimmtes Nukleinsäuresondenpaar zum Nachweis
von Chromosomenanomalien in Interphasekernen mittels in situ-Hybrisierung,
dadurch gekennzeichnet, dass
jede Nukleinsäuresonde größer als 25 kb ist,
jede der Nukleinsäuresonden direkt oder indirekt mit mindestens einem unterschiedlichen
Reportermolekül markiert ist,
das mindestens eine Reportermolekül aus Fluorochromen ausgewählt ist,
jede der Nukleinsäuresonden mit einer Sequenz derart hybridisieren kann,
dass das Nukleinsäuresondenpaar einen potentiellen Bruchpunkt auf einem Chromosom
bei der Hybridisierung an das Chromosom flankieren würde, und die Nukleinsäuresonden
in einem genomischen Abstand hybridisieren, der zur Co-Lokalisation der Signale
der Reportermoleküle führt, falls keine Chromosomenanomalie vorliegt.
Nukleinsäuresondenpaar nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
das Nukleinsäuresondenpaar mit Reportermolekülen markiert ist, die zu Signalen vergleichbarer
Intensität der beiden Sonden führen.
Nukleinsäuresondenpaar nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kombination aus relativer Größe einer jeden Nukleinsäuresonde, Intensität
der Reportermoleküle, die jede Nukleinsäuresonde markieren, und der genomische Abstand
zwischen den Sonden nach erfolgter Hybridisierung an das Ziel zu Signalen vergleichbarer
Intensität von den Sonden führt.
Nukleinsäuresondenpaar nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass jede der Nukleinsäuresonden aus mehreren Oligonukleotiden aufgebaut ist.
Nukleinsäuresondenpaar nach einem der vorhergehenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass es keine Überlappung der Nukleinsäuresonden mit der Bruchpunkt-Cluster-Region
gibt.
Nukleinsäuresondenpaar nach einem der vorhergehenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Nukleinsäuresonden keine der wesentlichen repetitiven Sequenzen
enthalten.
Nukleinsäuresondenpaar nach einem der vorhergehenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Nukleinsäuresondenpaar an ein einziges korrespondierendes
Nukleinsäuremolekül hybridisiert.
Nukleinsäuresondenpaar nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
das korrespondierende Nukleinsäuremolekül zumindest ein Fragment eines Chromosoms
darstellt.
Nukleinsäuresondenpaar nach einem der vorhergehenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Sonden in einem genomischen Abstand von nicht mehr als
100 kb hybridisieren.
Diagnostischer Kit enthaltend mindestens ein Nukleinsäuresondenpaar
nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Diagnostischer Kit nach Anspruch 10, der weiterhin mindestens eine
zusätzliche Nukleinsäuresonde enthält.