Optische Genomkartierung
Synonyme: Optical Genome Mapping
Englisch: optical genome mapping
Definition
Die Optische Genomkartierung, kurz OGM, ist eine Methode der molekularen Zytogenetik. Sie basiert auf dem Ablesen großer fluoreszenzmarkierter DNA-Moleküle mithilfe eines Lasers und ermöglicht so eine hochauflösende Analyse struktureller Genomveränderungen.
Hintergrund
Unter einem standardisierten Lichtmikroskop kann man DNA-Fragmente erst ab einer Größe von ca. 5-10 Mb erkennen. Die Auflösung der OGM ist deutlich höher – sie liegt typischerweise im Bereich von ca. 500 bp bis einigen kbp. Dadurch können komplexe kleinere und größere Chromosomenaberrationen erkannt werden, was eine ausführlichere, aber gleichzeitig schnelle Genomanalyse gestattet. Im Gegensatz zum NGS ist jedoch keine Einzelbasenauflösung möglich.
Verfahren
OGM beginnt mit der schonenden Isolation sogenannter Ultra-High Molecular Weight (UHMW)-DNA (> 150 kbp), hauptsächlich aus Vollblut, Knochenmarkpunktionen, kultivierten Zellen oder Biopsien. Durch eine enzymatische Reaktion werden fluoreszierende Label an bestimmten Stellen auf der DNA platziert. Die Markierung basiert auf einem 6 bp langen palindromischen Sequenzmotiv (CTTAAG), das 14 bis 17-mal innerhalb von 100 kbp vorkommt. Die gelabelte DNA wird in Nanokanälen innerhalb eines Chips begradigt und abgelesen. Die generierten optischen Genomkarten werden softwaregestützt analysiert.
Unterschiede in der Position der Label werden durch den Vergleich mit einem Referenzgenom detektiert. Auf diese Weise können u.a. strukturelle Varianten (SVs), Kopienzahlvarianten (CNVs), Loss of Heterozygosity (LOH) sowie die Varianten-Allelfrequenz (VAF) erkannt werden.
Anwendung
Derzeit (2026) wird die OGM in Deutschland vor allem zu Forschungszwecken in der klinischen Genetik, der Mikrobiologie und der Onkologie verwendet. In anderen Ländern (u.a. in den USA und in den Niederlanden) ist diese Methode schon in die Routinediagnostik integriert. Wichtige Einsatzgebiete sind u.a. hämatologische Neoplasien, konstitutionelle Entwicklungsstörungen sowie die Tumorgenomik, insbesondere bei komplexen Karyotypen.
Quellen
- Bionano - How OGM work, abgerufen am 28.10.2024
- cap.org - Optical Genome Mapping: A ‘Tool’ with Significant Potential from Discovery to Diagnostics, abgerufen am 28.10.2024
- radboudumc.nl - Harmonizing Optical Genome Mapping is key for clinical implementation, abgerufen am 28.10.2024
- Greenwood Genetic Center - GGC Acquires Bionano's Novel Testing Instrument abgerufen am 28.10.2024