DE20121973U1 - Nukleinsäuren für die Diagnose von mit dem Zellzyklus assoziierten Krankheiten - Google Patents
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Abstract
Nukleinsäure von mit dem Zellzyklus assoziierten Genen, umfassend einen mindestens 18 Basen langen Sequenzabschnitt der chemisch vorbehandelten DNA gemäß einer der Sequenzen ausgewählt aus der Gruppe von Seq. ID No. 1 bis Seq. ID No. 424 und dazu komplementärer Sequenzen.
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die nach den methodischen Entwicklungen der letzten Jahre in der Molekularbiologie gut studierten Beobachtungsebenen sind die Gene selbst, die Übersetzung dieser Gene in RNA und die daraus entstehenden Proteine. Wann im Laufe der Entwicklung eines Individuums welches Gen angeschaltet wird und wie Aktivieren und Inhibieren bestimmter Gene in bestimmten Zellen und Geweben gesteuert wird, ist mit Ausmaß und Charakter der Methylierung der Gene bzw. des Genoms korrelierbar. Insofern äußern sich pathogene Zustände in einem veränderten Methylierungsmuster einzelner Gene oder des Genoms.
- Die vorliegende Erfindung betrifft Nukleinsäuren, Oligonukleotide, PNA-Oligomere und ein Verfahren zur Diagnose und/oder Therapie von Erkrankungen, die mit dem genetischen und/oder epigenetischen Parametern von Genen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind und insbesondere deren Methylierungsstatus in Zusammenhang stehen.
- Stand der Technik
- Der Zellzyklus ist eine Serie von Ereignissen zwischen jeder mitotischen Teilung, die zu der Teilung einer Zelle in zwei Tochterzellen führt. Der Zyklus besteht aus vier getrennten Phasen, der G1, S, G2 und M-Phase. Kern- und cytoplasmatische Teilung tritt während der M (mitotischen) Phase auf und die DNA Replikation findet während der S-Phase statt. Die Periode zwischen dem Ende der M-Phase und dem Beginn der S-Phase wird G1 genannt und die Phase zwischen dem Ende der S-Phase und dem Beginn der M-Phase wird G2 genannt.
- Die Regulation dieser Phasen und das Fortschreitenden von einer Phase zu der Nächsten ist ein Schlüsselfaktor bei der Regulation der geordneten Zellteilung. Das unidirektionale Fortschreiten von einer Phase zur Nächsten wird an verschiedenen biochemischen „Überprüfungspunkten" kontrolliert. Diese „Überprüfungspunkte" oder biochemische Signalregel sind von beachtlichem Interesse, da Änderungen innerhalb dieser zu einer verringerten Genauig keit von Ereignissen führen können, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind, wie z. B. Chromosomen-Verdoppelung und -Segregation.
- In Säugetierzellen stellt G1 den wichtigsten Überprüfungspunkt dar. An diesem Punkt legt sich die Zelle auf die DNA Replikation fest und reguliert die Teilung. Andere Überprüfungspunkte sind während der S-Phase vorhanden, wenn die Integrität der replizierten Chromosomen überprüft wird und G2, wenn sich auf eine mitotische Teilung festgelegt wird. Falls sich die Zelle an diesem Punkt nicht teilt, verbleibt sie in dem Zustand, in dem sie zweimal das normale Komplement von Chromosomen aufweist.
- Das regulatorische System besteht aus einer Reihe von Enzymen, die auf externe Signale ansprechen und Überprüfungspunkten, durch Phosphorylieren oder Dephosphorylieren des nächsten Mitglieds des Signalwegs. Dir Phosphorylierung wird durch Cyclin-abhängige Kinasen katalysiert. Dieser Holoenzyme bestehen aus zwei Protein-Untereinheiten, eine regulatorischen Untereinheit (dem Cyclin) und einer assoziierten katalytischen Untereinheit (der Cyclin-abhängigen Kinase oder CDK). Diese sind ein Gegenstand vieler Regulationsniveaus und werden beide dazu verwendet, um die Aktivitäten des regulatorischen Kreislaufs selber zu kontrollieren und die Aktivitäten der Substrate zu kontrollieren, die die Entscheidungen des regulatorischen Kreislaufs ausführen. Im allgemeinen werden verschiedene Typen von Cyclinen durch Buchstaben bezeichnet (z.B. Cyclin A, Cyclin B, usw.) und CDKs werden durch Zahlen unterschieden (CDK1, CDK2, usw.). Die Rolle von Zellzyklusregulatoren wurde durch Stephen Elledge, "J. Cell Cycle Checkpoints: Preventing an Identity Crisis" Science, 274; 1664-1672 (1996) zusammenfassend beschrieben.
- Die Fehlregulation des Zellzyklus kann zu Zellteilung führen und Zellzyklusregulatoren wurden mit einer Zahl von Erkrankungen in Zusammenhang gebracht, insbesondere Tumorbildung. Beispiele von Erkrankungen, die Unterbrechungen in Zellzyklus-Signalwegen enthalte, schließen ein:
-
- 1. HIV-Infektion; Zhou and Ratner "Phosphorylation of Human Immunodeficiency Virus Type 1 Vpr Regulates Cell Cycle Arrest" Journal of Virology, Vol. 74; 6520-6527, (2000).
- 2. Alzheimer; Bruckner et al. "Aberrancies in signal transduction and cell cycle related events in Alzheimer's disease." J Neural Transm Suppl;54:147-58 (1998).
- 3. Graft-versus-host Erkrankung; Boussiotis et. al. "Altered T-cell receptor + CD28-mediated signaling and blocked cell cycle progression in interleukin 10 and transforming growth factor-beta-treated alloreactive T cells that do not induce graft-versus-host disease." Blood.;97(2):565-571 (2001).
- 4. Alterung; Zhu et. al "Neuronal CDK7 in hippocampus is related to aging and alzheimer disease" Neurobiol Aging.;21(6):807-13 (2000).
- 5. Glomerulare Erkrankungen; Shankland et. al "Differential expression of cyclin-dependent kinase inhibitors in human glomerular disease: role in podocyte proliferation and maturation." Kidney Int.;58(2):674-83 (2000).
- 6. Lewis-Körper Erkrankung; Takahashi et. al "Cyclin-dependent kinase 5 (Cdk5) associated with Lewy bodies in diffuse Lewy body disease." Brain Res. 17;862(1-2):253-6 (2000).
- 7. Arthritis; Kohsaka et. al "Treatment of arthritis with cyclin-dependent kinase inhibitor p 16INK4a gene" Nihon Rinsho Meneki Gakkai Kaishi.;22(6):397-9 (1999).
- 8. Neurodegenerative Erkrankungen; Patrick et. al "Conversion of p35 to p25 deregulates Cdk5 activity and promotes neurodegeneration" Nature 9;402(6762):615-22 (1999).
- 9. Arteriosklerose; Ihling et. al "Co-expression of p53 and MDM2 in human atherosclerosis: implications for the regulation of cellularity of atherosclerotic lesions." J Pathol;185(3):303-12 (1998).
- 10. Ataxie Telangiektasie; Matsuoka et. al "Linkage of ATM to Cell Cycle Regulation by the Chk2 Protein Kinase" Science, Vol. 282; 1893-1897 (1998).
- 11. Blasenkrebs; Del Pizzo et al "Loss of Cell Cycle Regulators p27Kipl and Cyclin E in Transitional Cell Carcinoma of the Bladder Correlates with Tumor Grade and Patient Survival" American Journal of Pathology, Vol. 155;1129-1136 (1999).
- 12. Leukämie; Vrhovac et al "Prognostic Significance of the Cell Cycle Inhibitor p27Kipl in Chronic B-Cell Lymphocytic Leukemia" Blood Vol. 91; 4694-4700 (1998).
- 13. Colorektaler Krebs; Thomas G.V. "Down-Regulation of p27 Is Associated with Development of Colorectal Adenocarcinoma Metastases" American Journal of Pathology;153; 681-687 (1998).
- 14. Magenkrebs; Takani Y "Cyclin D2 Overexpression and Lack of p27 Correlate Positively and Cyclin E Inversely with a Poor Prognosis in Gastric Cancer Cases" American Journal of Pathology;156; 585-594 (2000).
- 15. Leberkrebs; Albrecht J "Regulation of G1 cyclin-dependent kinases in the liver: role of nuclear localisation and p27 sequestration" Vol. 277;1207-G1216, (1999).
- 16. Lungenkrebs; Nabeyrat E "Retinoic acid-induced proliferation of lung alveolar epithelial cells is linked to p21CIP1 downregulation" Vol. 278;42-L50, (2000).
- 17. Prostatakrebs; De Marzo A "Expression of the Cell Cycle Inhibitor p27Kipl in, normal, Hyperplastic, and Neoplastic Cells" American Journal of Pathology;153;911-919 (1998).
- Die Methylierung von DNA ist ein erforderlicher Faktor bei der korrekten Regulation der Genexpression. Zum Beispiel hält das p16 Protein das Fortschreiten des Zellzyklus an der G1/S Grenze an und der Verlust der p16 Funktion kann zum fortschreiten von Krebs durch ermöglichen einer nicht regulierten Zellteilung führen. Die Hypermethylierungs-vermittelte Inaktivierung des p16 Gens wurde im Gehirn, Brust, Colon, Kopf und Nacken und nicht-kleine-Zellen-Lungenkrebs und hochgradigem Hodgkin's Lymphom gezeigt. Andere Untersuchungen, die eine Verbindung zwischen Methylierung und Genregulation etablierten schließen Jackson et. al "Loss of genomic methylation causes p53 dependant apoptosis and epigenetic deregulation" Nature Genetics 27;31-39 (2001) ein, die ein aberrantes Expressionsmuster von mehreren Schlüssel Zellzyklus Genen zeigten.
- Die Identifizierung der Methylierungs-abhängigen Regulation von Zellzyklus-Genen öffnet die Möglichkeit, alternative Verfahren der Krebsbehandlung und Diagnose zu entwickeln. Die Behandlung mit DNA-Methylierungsinhibitoren wurde als die Genexpression des Schlüssel Zellzyklus Gens p16 wiederherstellend gezeigt, Bender et. al "Inhibition of DNA methylation by 5-aza-2'-deoxycytidine suppresses the growth of human tumor cell lines." Cancer research 58; 95-101 (1998). Dies führte zu vererbbaren Spiegeln von Genexpression, die zur Unterdrückung des Wachstums in Tumorzellinien führte.
- Methylierungs-basierte Therapien könnten beträchtliche Vorteile über die augenblicklichen Verfahren zur Behandlung, wie z. B. Chemotherapie, Chirurgie und Radiotherapie aufweisen. Sie könnten sogar ein Mittel zur Behandlung von Tumoren zur Verfügung stellen, die gegenüber herkömmlichen Verfahren der Therapie resistent sind, wie durch Soengas et al "Inactivation of the apoptosis effector Apaf-1 in malignant melanoma" Nature 409; 207-211(2001) gezeigt. Zusätzlich zu der Entwicklung von Methylierungs-spezifischen Therapien, haben Experimente mit Min Mäusen gezeigt, dass die Inhibierung von DNA Methylierung die Tumorinitiation unterdrücken kann, Laird et. al 'Suppression of intestinal neoplasia by DNA hypomethylation' Cell 81; 197-205 (1995). Weiterhin kann die DNA Methylierungsanalyse neue Mittel für die Krebsdiagnose zur Verfügung stellen.
- 5-Methylcytosin ist die häufigste kovalent modifizierte Base in der DNA eukaryotischer Zellen. Sie spielt beispielsweise eine Rolle in der Regulation der Transkription, beim genetischen Imprinting und in der Tumorgenese. Die Identifizierung von 5-Methylcytosin als Bestandteil genetischer Information ist daher von erheblichem Interesse. 5-Methylcytosin-Positionen können jedoch nicht durch Sequenzierung identifiziert werden, da 5-Methylcytosin das gleiche Basenpaarungsverhalten aufweist wie Cytosin. Darüber hinaus geht bei einer PCR-Amplifikation die epigenetische Information, welche die 5-Methylcytosine tragen, vollständig verloren.
- Eine relativ neue und die mittlerweile am häufigsten angewandte Methode zur Untersuchung von DNA auf 5-Methylcytosin beruht auf der spezifischen Reaktion von Bisulfit mit Cytosin, das nach anschließender alkalischer Hydrolyse in Uracil umgewandelt wird, welches in seinem Basenpaarungsverhalten dem Thymidin entspricht. 5-Methylcytosin wird dagegen unter diesen Bedingungen nicht modifiziert. Damit wird die ursprüngliche DNA so umgewandelt, dass Methylcytosin, welches ursprünglich durch sein Hybridisierungsverhalten vom Cytosin nicht unterschieden werden kann, jetzt durch „normale" molekularbiologische Techniken als einzig verbliebenes Cytosin beispielsweise durch Amplifikation und Hybridisierung oder Sequenzierung nachgewiesen werden kann. Alle diese Techniken beruhen auf Basenpaarung, welche jetzt voll ausgenutzt wird. Der Stand der Technik, was die Empfindlichkeit betrifft, wird durch ein Verfahren definiert, welches die zu untersuchende DNA in einer Agarose-Matrix einschließt, dadurch die Diffusion und Renaturierung der DNA (Bisulfit reagiert nur an einzelsträngiger DNA) verhindert und alle Fällungs- und Reinigungsschritte durch schnelle Dialyse ersetzt (Olek A, Oswald J, Walter J. A modified and improved method for bisulphite based cytosine methylation analysis. Nucleic Acids Res. 1996 Dec 15;24(24):5064-6). Mit dieser Methode können einzelne Zellen untersucht werden, was das Potential der Methode veranschaulicht. Allerdings werden bisher nur einzelne Regionen bis etwa 3000 Basenpaare Länge untersucht, eine globale Untersuchung von Zellen auf Tausenden von möglichen Methylierungsanalysen ist nicht möglich. Allerdings kann auch dieses Verfahren keine sehr kleinen Fragmente aus geringen Probenmengen zuverlässig analysieren. Diese gehen trotz Diffusionsschutz durch die Matrix verloren.
- Eine Übersicht über die weiteren bekannten Möglichkeiten, 5-Methylcytosine nachzuweisen, kann aus dem folgenden Übersichtsartikel entnommen werden: Rein, T., DePamphilis, M. L., Zorbas, H., Nucleic Acids Res. 1998, 26, 2255.
- Die Bisulfit-Technik wird bisher bis auf wenige Ausnahmen (z.B. Zeschnigk M, Lich C, Buiting K, Doerfler W, Horsthemke B. A single-tube PCR test for the diagnosis of Angelman and Prader-Willi syndrome based on allelic methylation differences at the SNRPN locus. Eur J Hum Genet. 1997 Mar-Apr;5(2):94-8) nur in der Forschung angewendet. Immer aber werden kurze, spezifische Stücke eines bekannten Gens nach einer Bisulfit-Behandlung amplifiziert und entweder komplett sequenziert (Olek A, Walter J. The pre-implantation ontogeny of the H19 methylation imprint. Nat Genet. 1997 Nov;17(3):275-6) oder einzelne Cytosin-Positionen durch eine „Primer-Extension-Reaktion" (Gonzalgo ML, Jones PA. Rapid quantitation of methylation differences at specific sites using methylation-sensitive single nucleotide primer extension (Ms-SNuPE). Nucleic Acids Res. 1997 Jun 15;25(12):2529-31, WO 95/00669) oder einen Enzymschnitt (Xiong Z, Laird PW. COBRA: a sensitive and quantitative DNA methylation assay. Nucleic Acids Res. 1997 Jun 15;25(12):2532-4) nachgewiesen. Zudem ist auch der Nachweis durch Hybridisierung beschrieben worden (Olek et al., WO 99/28498).
- Weitere Publikationen, die sich mit der Anwendung der Bisulfit-Technik zum Methylierungsnachweis bei einzelnen Genen befassen, sind: Grigg G, Clark S. Sequencing 5-methylcytosine residues in genomic DNA. Bioessays. 1994 Jun;16(6):431-6, 431; Zeschnigk M, Schmitz B, Dittrich B, Buiting K, Horsthemke B, Doerfler W. Imprinted segments in the human genome: different DNA methylation patterns in the Prader-Willi/Angelman syndrome region as determined by the genomic sequencing method. Hum Mol Genet. 1997 Mar;6(3):387-95; Feil R, Charlton J, Bird AP, Walter J, Reik W. Methylation analysis on individual chromosomes: improved protocol for bisulphite genomic sequencing. Nucleic Acids Res. 1994 Feb 25;22(4):695-6; Martin V, Ribieras S, Song-Wang X, Rio MC, Dante R. Genomic sequencing indicates a correlation between DNA hypomethylation in the 5' region of the pS2 gene and its expression in human breast cancer cell lines. Gene. 1995 May 19;157(1-2):261-4; WO 97 46705, WO 95 15373 und WO 45560.
- Eine Übersicht über den Stand der Technik in der Oligomer Array Herstellung läßt sich aus einer im Januar 1999 erschienenen Sonderausgabe von Nature Genetics (Nature Genetics Supplement, Volume 21, January 1999) und der dort zitierten Literatur entnehmen.
- Für die Abtastung eines immobilisierten DNA-Arrays sind vielfach fluoreszenzmarkierte Sonden verwendet worden. Besonders geeignet für Fluoreszenzmarkierungen ist das einfache Anbringen von Cy3 und Cy5 Farbstoffen am 5'-OH der jeweiligen Sonde. Die Detektion der Fluoreszenz der hybridisierten Sonden erfolgt beispielsweise über ein Konfokalmikroskop. Die Farbstoffe Cy3 und Cy5 sind, neben vielen anderen, kommerziell erhältlich.
- Matrix-assistierte Laser Desorptions/Ionisations-Massenspektrometrie (MALDI-TOF) ist eine sehr leistungsfähige Entwicklung für die Analyse von Biomolekülen (Karas M, Hillenkamp F. Laser desorption ionization of proteins with molecular masses exceeding 10,000 daltons. Anal Chem. 1988 Oct 15;60(20):2299-301). Ein Analyt wird in eine lichtabsorbierende Matrix eingebettet. Durch einen kurzen Laserpuls wird die Matrix verdampft und das Analytmolekül so unfragmentiert in die Gasphase befördert. Durch Stöße mit Matrixmolekülen wird die Ionisation des Analyten erreicht. Eine angelegte Spannung beschleunigt die Ionen in ein feldfreies Flugrohr. Auf Grund ihrer verschiedenen Massen werden Ionen unterschiedlich stark beschleunigt. Kleinere Ionen erreichen den Detektor früher als größere.
- MALDI-TOF Spektrometrie eignet sich ausgezeichnet zur Analyse von Peptiden und Proteinen. Die Analyse von Nukleinsäuren ist etwas schwieriger (Gut I G, Beck S. DNA and Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Mass Spectrometry. Current Innovations and Future Trends. 1995, 1; 147-57). Für Nukleinsäuren ist die Empfindlichkeit etwa 100 mal schlechter als für Peptide und nimmt mit zunehmender Fragmentgröße überproportional ab. Für Nukleinsäuren, die ein vielfach negativ geladenes Rückgrat haben, ist der Ionisationsprozeß durch die Matrix wesentlich ineffizienter. In der MALDI-TOF Spektrometrie spielt die Wahl der Matrix eine eminent wichtige Rolle. Für die Desorption von Peptiden sind einige sehr leistungsfähige Matrizes gefunden worden, die eine sehr feine Kristallisation ergeben. Für DNA gibt es zwar mittlerweile einige ansprechende Matrizes, jedoch wurde dadurch der Empfindlichkeitsunterschied nicht verringert. Der Empfindlichkeitsunterschied kann verringert werden, indem die DNA chemisch so modifiziert wird, dass sie einem Peptid ähnlicher wird. Phosphorothioatnukleinsäuren, bei denen die gewöhnlichen Phosphate des Rückgrats durch Thiophosphate substituiert sind, lassen sich durch einfache Alkylierungschemie in eine ladungsneutrale DNA umwandeln (Gut IG, Beck S. A procedure for selective DNA alkylation and detection by mass spectrometry. Nucleic Acids Res. 1995 Apr 25;23(8):1367-73). Die Kopplung eines „charge tags" an diese modifizierte DNA resultiert in der Steigerung der Empfindlichkeit um den gleichen Betrag, wie er für Peptide gefunden wird. Ein weiterer Vorteil von „charge tagging" ist die erhöhte Stabilität der Analyse gegen Verunreinigungen, die den Nachweis unmodifizierter Substrate stark erschweren.
- Genomische DNA wird durch Standardmethoden aus DNA von Zell-, Gewebe- oder sonstigen Versuchsproben gewonnen. Diese Standardmethodik findet sich in Referenzen wie Fritsch und Maniatis eds., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 1989.
- Aufgabe der Erfindung
- Im Hinblick auf das oben Gesagte ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die chemisch modifizierte DNA von Genen zur Verfügung zu stellen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind, sowie Oligonukleotide und/oder PNA-Oligomere zur Detektion von Cytosin-Methylierungen sowie ein Verfahren bereitzustellen, welches sich zur Diagnose von genetischen und epigenetischen Parametern von Genen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind, besonders eignet. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass genetische und epigenetische Parameter und insbesondere die Cytosin-Methylierungsmuster von Genen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind, zur Diagnose und/oder der Therapie von mit dem Zellzyklus assoziirten Erkrankungen besonders eignen.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das zur Verfügung stellen einer Nukleinsäure, die einen mindestens 18 Basen langen Sequenzabschnitt der chemisch vorbehandelten DNA von Genen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind gemäß einer der Seq. ID No. 1 bis Seq. ID No. 424 und dazu komplementären Sequenzen und/oder der chemisch vorbehandelten DNA von Genen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind gemäß einer der Sequenzen der in Tabelle 1 aufgelisteten Gene enthält, gelöst. In der Tabelle sind nach den aufgelisteten Gen-Bezeichnungen die jeweiligen Datenbanknummern (Zugangsnummern) angegeben, die die dazugehörigen Gensequenzen als einmalig definieren. GenBank am National Institute of Health wurde als die zu Grunde liegende Datenbank unter der Internet Adresse www.ncbi.nlm.nih.gov verwendet.
- Die chemisch modifizierte Nukleinsäure konnte bisher nicht in Zusammenhang mit der Ermittlung von genetischen und epigenetische Parametern gebracht werden.
- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird weiterhin durch ein Oligonukleotid oder Oligomer zur Detektion des Cytosin-Methylierungszustandes in chemisch vorbehandelter DNA, umfassend mindestens eine Basensequenz mit einer Länge von mindestens 13 Nukleotiden gelöst, die an eine chemisch vorbehandelte DNA von Genen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind gemäß einer der Seq. ID No. 1 bis Seq. ID No. 424 und dazu komplementären Sequenzen und/oder der chemisch vorbehandelten DNA von Genen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind gemäß einer der Sequenzen der in Tabelle 1 aufgelisteten Gene hybridisiert. Die erfindungsgemäßen Oligomersonden stellen wichtige und effektive Werkzeuge dar, welche die Ermittlung der genetischen und epigenetischen Parameter von Genen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind, erst ermöglichen. Bevorzugterweise umfaßt die Basensequenz der Oligomere mindestens ein CpG Dinukleotid. Die Sonden können auch in Form einer PNA (Peptide Nucleic Acid) vorliegen, die besonders bevorzugte Paarungseigenschaften aufweist. Besonders bevorzugt sind erfindungsgemäße Oligonukleotide, bei denen das Cytosin des CpG Dinukleotids das 5. – 9. Nukleotid vom 5'-Ende des 13 mers ist, im Falle von PNA-Oligomeren ist es bevorzugt, dass das Cytosin des CpG Dinukleotids das 4. – 6. Nukleotid vom 5'-Ende des 9 mers ist.
- Die erfindungsgemäßen Oligomere werden normalerweise in sogenannten Sets eingesetzt, die für jedes der CpG Dinukleotide eine der Sequenzen der Seq. ID No. 1 bis Seq. ID No. 424 und dazu komplementären Sequenzen und/oder der chemisch vorbehandelten DNA von Genen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind gemäß einer der Sequenzen der in Tabelle 1 aufgelisteten Gene mindestens ein Oligomer umfassen. Bevorzugt ist ein Set, das für jedes der CpG Dinukleotide aus einer der Seq ID No. 1 bis Seq ID No. 424 und dazu komplementären Sequenzen und/oder der chemisch vorbehandelten DNA von Genen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind gemäß einer der Sequenzen der in Tabelle 1 aufgelisteten Gene mindestens ein Oligomer umfaßt.
- Darüber hinaus stellt die Erfindung ein Set von mindestens zwei Oligonukleotiden zur Verfügung, die als sogenannte „Primer-Oligonukleotide" zur Amplifikation von DNA-Sequenzen einer der Seq. ID No. 1 bis Seq. ID No. 424 und dazu komplementären Sequenzen und/oder der chemisch vorbehandelten DNA von Genen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind gemäß einer der Sequenzen der in Tabelle 1 aufgelisteten Gene oder Abschnitten davon eingesetzt werden können.
- Im Falle der erfindungsgemäßen Sets von Oligonukleotiden ist es bevorzugt, dass mindestens ein Oligonukleotid an eine Festphase gebunden ist.
- Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin einen Satz von mindestens 10 n (Oligonukleotiden und/oder PNA-Oligomeren), die zur Detektion des Cytosin-Methylierungszustandes in chemisch vorbehandelter genomischer DNA (Seq. ID No. 1 bis Seq. ID No. 424 und dazu komplementären Sequenzen und/oder der chemisch vorbehandelten DNA von Genen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind gemäß einer der Sequenzen der in Tabelle 1 aufgelisteten Gene) dienen. Mit diesen Sonden ist die Diagnose von genetischen und epigenetischen Parametern von Genen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind möglich. Das Set von Oligomeren kann auch zur Detektion von Single Nucleotide Polymorphismen (SNPs) in der chemisch vorbehandelten DNA von Genen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind gemäß einer der Seq. ID No. 1 bis Seq. ID No. 424 und dazu komplementären Sequenzen und/oder der chemisch vorbehandelten DNA von Genen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind gemäß einer der Sequenzen der in Tabelle 1 aufgelisteten Gene verwendet werden.
- Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass eine von der Erfindung zur Verfügung gestellte Anordnung aus unterschiedlichen Oligonukleotiden und/oder PNA-Oligomeren (ein sogenanntes "Array") ebenfalls an eine Festphase gebunden vorliegt. Dieses Array von unterschiedlichen Oligonukleotid- und/oder PNA-Oligomersequenzen kann dadurch gekennzeichnet sein, dass es auf der Festphase in Form eines rechtwinkligen oder hexagonalen Gitters angeordnet ist. Bevorzugterweise besteht die Festphasenoberfläche aus Silizium, Glas, Polystyrol, Aluminium, Stahl, Eisen, Kupfer, Nickel, Silber oder Gold. Möglich sind jedoch auch Nitrocellulose sowie Kunststoffe wie zum Beispiel Nylon, die in Form von Kugeln oder auch als Harz-Matrizes vorliegen können.
- Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung eines auf einem Trägermaterial fixierten Arrays zur Analyse in Zusammenhang mit dem Zellzyklus assoziierten Erkrankungen, bei dem mindestens ein Oligomer gemäß der Erfindung an eine feste Phase gekoppelt wird. Verfahren zur Herstellung von solchen Arrays sind zum Beispiel aus der
US 5,744,305 mittels Festphasenchemie und photolabilen Schutzgruppen bekannt. - Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft einen DNA-Chip zur Analyse in Zusammenhang mit dem Zellzyklus assoziierten Erkrankungen, der mindestens eine Nukleinsäure gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt. DNA-Chips sind zum Beispiel aus der
US 5,837,832 bekannt. - Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist zudem ein Kit, das zum Beispiel aus einer Bisulfit enthaltenden Reagenz, einem Satz von Primeroligonukleotiden umfassend mindestens zwei Oligonukleotide, deren Sequenzen jeweils mindestens einen 18 Basenpaaren langen Abschnitt der im Anhang aufgeführten Basensequenzen (Seq. ID No. 1 bis Seq. ID No. 424 und dazu komplementären Sequenzen und/oder der chemisch vorbehandelten DNA von Genen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind gemäß einer der Sequenzen der in Tabelle 1 aufgelisteten Gene), Oligonukleotiden und/oder PNA-Oligomeren sowie einer Anleitung zur Durchführung und Auswertung des beschriebenen Verfahrens bestehen kann. Ein Kit im Sinne der Erfindung kann jedoch auch nur Teile der vorgenannten Bestandteile enthalten.
- Die Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zur Ermittlung von genetischen und/oder epigenetischen Parametern von Genen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind durch Analyse von Cytosin-Methylierungen und Single Nucleotide Polymorphismen zur Verfügung, das folgende Schritte umfaßt:
- In einem ersten Verfahrensschritt wird eine genomische DNA-Probe derart chemisch behandelt, dass an der 5'-Position unmethylierte Cytosinbasen in Uracil, Thymin oder eine andere vom Hybridisierungsverhalten her dem Cytosin unähnliche Base umgewandelt werden. Dies wird im folgenden unter „chemischer Vorbehandlung" verstanden.
- Die zu analysierende genomische DNA wird bevorzugt aus den üblichen Quellen für DNA erhalten, wie Zellen oder Zellbestandteilen, zum Beispiel Zelllinien, Biopsine, Blut, Sputum, Stuhl, Urin, Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit, in Paraffin eingebettetes Gewebe, beispielsweise Gewebe von Augen, Darm, Niere, Hirn, Herz, Prostata, Lunge, Brust oder Leber, histologische Objektträger oder Kombinationen davon.
- Bevorzugt wird dazu die oben beschriebene Behandlung genomischer DNA mit Bisulfit (Hydrogensulfit, Disulfit) und anschließender alkalischer Hydrolyse angewendet, die zu einer Umwandlung nicht methylierter Cytosin-Nukleobasen in Uracil oder eine andere vom Basenpaarungsverhalten her dem Cytosin unähnliche Base führt.
- Aus dieser chemisch vorbehandelten genomischen DNA werden Fragmente unter Verwendung von Sätzen von erfindungsgemäßen Primer-Oligonukleotiden und einer bevorzugterweise hitzestabilen Polymerase amplifiziert. Aus statistischen und praktikablen Erwägungen werden bevorzugterweise mehr als zehn unterschiedliche Fragmente amplifiziert, die 100 – 2000 Basenpaare lang sind. Die Amplifikation von mehreren DNA-Abschnitten kann simultan in ein und demselben Reaktionsgefäß durchgeführt werden. Üblicherweise wird die Amplifikation mittels der Polymerasekettenreaktion (PCR) durchgeführt.
- In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Satz von Primer-Oligonukleotiden mindestens zwei Oligonukleotide, deren Sequenzen jeweils revers komplementär oder identisch zu einem mindestens 18 Basenpaare langen Abschnitt der im Anhang (Seq. ID No. 1 bis Seq. ID No. 424 und dazu komplementären Sequenzen und/oder der chemisch vorbehandelten DNA von Genen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind gemäß einer der Sequenzen der in Tabelle 1 aufgelisteten Gene) aufgelisteten Basensequenzen sind. Die Primer-Oligonukleotide sind vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass sie kein CpG Dinukleotid enthalten.
- Erfindungsgemäß bevorzugt ist es, dass bei der Amplifikation mindestens ein Primer-Oligonukleotid an eine Festphase gebunden ist. Die unterschiedlichen Oligonukleotid und/oder PNA-Oligomersequenzen können auf einer ebenen Festphase in Form eines rechtwinkligen oder hexagonalen Gitters angeordnet sein, wobei die Festphasenoberfläche bevorzugt aus Silizium, Glas, Polystyrol, Aluminium, Stahl, Eisen, Kupfer, Nickel, Silber oder Gold besteht, wobei auch andere Materialien, wie Nitrocellulose oder Kunststoffe verwendet werden können.
- Die mittels der Amplifikation erhaltenen Fragmente können eine direkt oder indirekt nachweisbare Markierung tragen. Bevorzugt sind Markierungen in Form von Fluoreszenzmarkierungen, Radionukliden oder ablösbaren Molekülfragmenten mit typischer Masse, die in einem Massenspektrometer nachgewiesen werden können, wobei bevorzugt ist, dass die erzeugten Fragmente zur besseren Detektierbarkeit im Massenspektrometer eine einzelne positive oder negative Nettoladung aufweisen. Der Nachweis kann mittels Matrix assistierter Laser Desorptions/Ionisations Massenspektrometrie (MALDI) oder mittels Elektrospray Massenspektrometrie (ESI) durchgeführt und visualisiert werden.
- Die im zweiten Verfahrensschritt erhaltenen Amplifikate werden anschließend an einen Satz von Oligonukleotiden und/oder PNA- Sonden der oder an ein Array hybridisiert. Die Hybridisierung erfolgt dabei auf die unten angegebene Art und Weise. Der bei der Hybridisierung verwendete Satz besteht bevorzugterweise aus mindestens 10 Oligonukleotid oder PNA-Oligomer Sonden. Die Amplifikate dienen dabei als Sonden, die an vorher an einer Festphase gebundene Oligonukleotide hybridisieren. Die nicht hybridisierten Fragmente werden anschließend entfernt. Die besagten Oligonukleotide umfassen mindestens eine Basensequenz mit einer Länge von 13 Nukleotiden, die revers komplementär oder identisch zu einem Abschnitt der im Anhang aufgeführten Basensequenzen ist, der mindestens ein CpG Dinukleotid enthält. Das Cytosin des CpG Dinukleotids ist das 5. bis 9. Nukleotid vom 5'-Ende des 13 mers aus betrachtet. Für jedes CpG Dinukleotid ist ein Oligonukleotid vorhanden. Die besagten PNA-Oligomere umfassen mindestens eine Basensequenz mit einer Länge von 9 Nukleotiden, die revers komplementär oder identisch zu einem Abschnitt der im Anhang aufgeführten Basensequenzen ist, der mindestens ein CpG Dinukleotid enthält. Das Cytosin des CpG Dinukleotids ist das 4. bis 6. Nukleotid vom 5'-Ende des 9 mers aus gesehen. Für jedes CpG Dinukleotid ist ein Oligonukleotid vorhanden.
- Im vierten Verfahrensschritt entfernt man die nicht hybridisierten Amplifikate.
- Im letzten Verfahrensschritt detektiert man die hybridisierten Amplifikate. Dabei ist bevorzugt, dass an den Amplifikaten angebrachte Markierungen an jeder Position der Festphase, an der sich eine Oligonukleotidsequenz befindet, identifizierbar sind.
- Erfindungsgemäss bevorzugt ist es, dass die Markierungen der Amplifikate Fluoreszenzmarkierungen, Radionuklide oder ablösbare Molekülfragmente mit typischer Masse sind, die in einem Massenspektrometer nachgewiesen werden können. Der Nachweis der Amplifikate, Fragmente der Amplifikate oder zu den Amplifikaten komplementäre Sonden im Massenspektrometer ist bevorzugt, wobei man die Detektion mittels Matrix assistierter Laser Desorptions/Ionisations Massenspektrometrie (MALDI) oder mittels Elektrospray Massenspektrometrie (ESI) durchführen und visualisieren kann.
- Zur besseren Detektierbarkeit im Massenspektrometer können die erzeugten Fragmente eine einzelne positive oder negative Nettoladung aufweisen. Bevorzugt wird das vorgenannte Verfahren zur Ermittlung von genetischen und/oder epigenetischen Parametern von Genen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind, verwendet.
- Die erfindungsgemäßen Oligomere oder Arrays derselben sowie ein erfindungsgemäßes Kit sollen zur Diagnose und/oder Therapie einer mit dem Zellzyklus assoziierten Krankheit durch Analyse von Methylierungsmustern von Genen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind, verwendet werden. Erfindungsgemäss bevorzugt ist die Verwendung des Verfahrens zur Diagnose und/oder Therapie bedeutender genetischer und/oder epigenetischer Parameter innerhalb von Genen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind.
- Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Beispiel der Diagnose und/oder der Therapie von HIV-Infektion, neurodegenerativer Erkrankungen, Graft-versus-host Erkrankung, Alterung, Glomerularen Erkrankungen, Lewis-Körper Erkrankung, Arthritis, Arteriosklerose, festen Tumoren und Krebsarten.
- Auch die erfindungsgemäßen Nukleinsäuren der Seq. ID No. 1 bis Seq. ID No. 424 und dazu komplementäre Sequenzen und/oder die chemisch vorbehandelte DNA von Genen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind gemäß einer der Sequenzen der in Tabelle 1 aufgelisteten Gene können für die Diagnose und/oder der Therapie von genetischen und/oder epigenetischen Parametern von Genen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind, verwendet werden.
- Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Diagnostikums und/oder Therapeutikums zur Diagnose und/oder der Therapie von Krankheiten, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind durch Analyse von Methylierungsmustern von Genen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind, wobei das Diagnostikum und/oder das Therapeutikum dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens eine Nukleinsäure, gemäß der vorliegenden Erfindung, gegebenenfalls zusammen mit geeigneten Zusatz- und Hilfsstoffen zu dessen Herstellung verwendet wird.
- Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Diagnostikum und/oder Therapeutikum für Krankheiten, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind, durch Analyse von Methylierungsmustern von Genen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind, wobei das Diagnosti kum und/oder Therapeutikum dadurch gekennzeichnet ist, das es mindestens eine Nukleinsäure gemäß der Erfindung, gegebenenfalls zusammen mit geeigneten Zusatz- und Hilfsstoffen enthält.
- Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin die Diagnose und/oder Prognose nachteiliger Ereignisse für Patienten oder Individuen, bei dem die mittels der Erfindung erhaltenen bedeutenden genetischen und/oder epigenetischen Parameter innerhalb von Genen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind mit einem anderen Satz genetischen und/oder epigenetischen Parameter verglichen werden können und die so erhaltenen Unterschiede als Basis für eine Diagnose und/oder Prognose nachteiliger Ereignisse für Patienten oder Individuen dienen.
- Unter dem Begriff "Hybridisierung" im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Bindung unter Ausbildung einer Duplex-Struktur eines Oligonukleotids an eine vollständig komplementäre Sequenz im Sinne der Watson-Crick Basenpaarungen in der Proben DNA zu verstehen. Unter "stringenten Hybridisierungsbedingungen" sind solche Bedingungen zu verstehen, bei denen eine Hybridisierung bei 60°C in 2,5 x SSC-Puffer, gefolgt von mehreren Waschschritten bei 37°C in einer geringeren Pufferkonzentration erfolgt und stabil bleibt.
- Mit dem Begriff "funktionelle Varianten" sind alle DNA-Sequenzen bezeichnet, die komplementär zu einer DNA-Sequenz sind, die unter stringenten Bedingungen mit der Referenzsequenz hybridisieren und eine zu dem entsprechenden erfindungsgemäßen Polypeptid ähnliche Aktivität aufweisen.
- "Genetische Parameter" im Sinne dieser Erfindung sind Mutationen und Polymorphismen von Genen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind und zu deren Regulation weiterhin erforderlicher Sequenzen. Insbesondere sind als Mutationen Insertionen, Deletionen, Punktmutationen, Inversionen und Polymorphismen und besonders bevorzugt SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) zu bezeichnen.
- "Epigenetische Parameter" im Sinne dieser Erfindung sind insbesondere Cytosin-Methylierungen und weitere chemische Modifikationen von DNA-Basen von Genen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind und zu deren Regulation weiterhin erforderliche Sequenzen. Weitere epigenetische Parameter sind beispielsweise die Acetylierung von Histonen, die je doch mit dem beschriebenen Verfahren nicht direkt analysiert werden kann, sondern wiederum mit der DNA-Methylierung korreliert.
- Die Erfindung soll nun im folgenden anhand der Sequenzen und Beispiele weiter verdeutlicht werden, ohne dass die Erfindung hierauf eingeschränkt wird.
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1 -
1 zeigte die Hybridisierung von Fluoreszenz-markierten Amplifikaten an ein Oberflächengebundenes Oligonukleotid. Probe I stammt von gesunden Hirngewebe und Probe II stammt von pilocytischem Astrocytom Grad II (Hirntumor)-Gewebe. Die Fluoreszenz an einem Punkt zeigt die Hybridisierung des Amplifikats an. Die Hybridisierung an ein CG Oligonukleotid zeigt an, dass die Methylierung an der Cytosin-Position analysiert wird, die Hybridisierung an ein TG Oligonukleotid zeigt an, dass keine Methylierung an der Cytosin-Position analysiert wird. Es kann gesehen werden, dass Probe I an Position 156 des Amplifikats nicht methyliert war, während im Vergleich Probe II ein höheres Ausmaß von Methylierung an derselben Position aufwies. - Sequenz ID Nos. 1 bis 424
- Die Sequenz ID Nos. 1 bis 424 zeigen Sequenzen der chemisch vorbehandelten genomischen DNAs von verschiedenen Genen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind. Insbesondere zeigen Sequenzen, die ungerade Sequenznummern haben (z.B., Seq. ID No. 1, 3, 5,...) in jedem Fall Sequenzen der chemisch vorbehandelten genomischen DNAs von verschiedenen Genen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind. Sequenzen, die gerade Sequenznummern aufweisen (z.B., Seq. ID No. 2, 4, 6,...) zeigen in jedem Fall Sequenzen der chemisch vorbehandelten genomischen DNAs von verschiedenen Genen, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind, die komplementär zu den voranstehenden Sequenzen sind (z.B., die komplementäre Sequenz zu Seq. ID No. 1 ist Seq. ID No. 2, die komplementäre Sequenz zu Seq. ID No. 3 ist Seq. ID No. 4, usw.)
- Seq. ID No. 425 bis Seq. ID No. 428 zeigen spezifische Oligonukleotid-Sequenzen, wie in Beispiel 1 verwendet.
- Das folgende Beispiel betrifft ein Fragment eines Gens, das mit dem Zellzyklus assoziiert ist, in diesem Fall CDK4, wobei eine spezifische CG-Position auf ihren Methylierungsstatus hin analysiert wird.
- Beispiel 1: Methylierungsanalyse in dem mit dem Zellzyklus assoziierten Gen CDK4
- Das folgende Beispiel betrifft ein Fragment des Gens Cyclin abhängige Kinase 4 (CDK4) worin eine spezifische CG-Position auf ihren Methylierungsstatus hin analysiert wird.
- Im ersten Schritt wird eine genomische Sequenz unter Verwendung von Bisulfit (Hydrogensulfit, Disulfit) derart behandelt, dass alle nicht an der 5-Position der Base methylierten Cytosine so verändert werden, dass eine hinsichtlich dem Basenpaarungsverhalten unterschiedliche Base entsteht, während die in 5-Position methylierten Cytosine unverändert bleiben.
- Wird für die Reaktion Bisulfit verwendet, so findet an den nicht methylierten Cytosinbasen eine Addition statt. Zudem müssen ein denaturierendes Reagenz oder Lösungsmittel sowie ein Radikalfänger zugegen sein. Eine anschließende alkalische Hydrolyse führt dann zur Umwandlung von nicht methylierten Cytosin-Nukleobasen in Uracil. Chemisch umgewandelte DNA dient dann dazu, methylierte Cytosine nachzuweisen. Im zweiten Verfahrensschritt verdünnt man die behandelte DNA-Probe mit Wasser oder einer wässrigen Lösung. Bevorzugt wird anschliessend eine Desulfonierung der DNA (10-30 min, 90-100 °C) bei alkalischem pH-Wert durchgeführt. Im dritten Schritt des Verfahrens amplifiziert man die DNA-Probe in einer Polymerasekettenreaktion, bevorzugt mit einer hitzebeständigen DNA-Polymerase. Im vorliegenden Fall werden Cytosine des Gens CDK4 analysiert. Dazu wird mit den spezifischen Primeroligonukleotiden AAAAATAACACAATAACTCA (Seq. ID No. 425) und TTTTGGTAGTTGGTTATATG (Seq. ID No. 426) ein definiertes Fragment der Länge 474 by amplifiziert. Dieses Amplifikat dient als Probe, die an ein vorher an einer Festphase gebundenes Oligonukleotid unter Ausbildung einer Duplexstruktur hybridisiert, beispielsweise GGGTTGGCGTGAGGTA (Seq. ID No. 427), wobei sich das nachzuweisende Cytosin an Position 179 des Amplifikats befindet. Der Nachweis des Hybridisierungsprodukts beruht auf Cy3 und Cy5 fluoreszenzmarkierten Primer-Oligonukleotiden, die für die Amplifikation verwendet wurden. Nur wenn in der Bisulfit behandelten DNA an dieser Stelle ein methyliertes Cytosin vorgelegen hat, kommt es zu einer Hybridisierungsreaktion der amplifizierten DNA mit dem Oligonukleotid. Somit kann der Methylierungsstatus des jeweiligen zu untersuchenden Cytosins über das Hybridisierungsprodukt abgeleitet werden.
- Um den Methylierungsstatus der Position zu überprüfen, wird eine Probe des Amplifikats weiterhin an ein anderes Oligonukleotid hybridisiert, das vorher an eine feste Phase gebunden wurde. Dieses Oligonukleotid ist identisch zu dem Oligonukleotid, das vorher benutzt wurde, um den Methylierungsstatus der Probe zu analysieren, mit der Ausnahme der fraglichen Position. An der zu analysierenden Position umfasst das Oligonukleotid eine Thymin-Base, im Gegensatz zu einer Cytosin-Base d.h. die Sequenz GGGTTGGTGTGAGGTA (Seq. ID No. 428). Daher findet die Hybridisierungsreaktion nur statt, falls ein nicht-methyliertes Cytosin an der zu analysierenden Positionen vorhanden ist.
- Die Analyse wurde an zwei Gewebeproben durchgeführt, Probe 1 aus gesunden Hirngewebe und Probe 2 aus pilocytischem Astrocytom (Hirntumor) Gewebe. Aus den Ergebnissen (
1 ) kann gesehen werden, dass Probe 1 an Position 156 des Amplifikat nicht methyliert war, wohingegen im Vergleich Probe 2 ein höheres Ausmaß an Methylierung an derselben Position aufwies. - Beispiel 2: Diagnose von mit dem Zellzyklus assoziierten Erkrankungen
- Um einen Bezug der Methylierungsmuster zu einer der mit dem Zellzyklus assoziierten Erkrankungen herzustellen, bedarf es zunächst der Untersuchung der DNA-Methylierungsmuster einer Gruppe von erkrankten und einer Gruppe von gesunden Personen. Diese Untersuchungen werden zum Beispiel analog dem Beispiel 1 durchgeführt. Die so erhaltenen Ergebnisse werden in einer Datenbank abgespeichert und die CpG Dinukleotide identifiziert, die zwischen den beiden Gruppen unterschiedlich methyliert sind. Dies kann durch Bestimmung einzelner CpG Methylierungsraten erfolgen, wie dies z. B. durch Sequenzieren relativ ungenau oder aber durch eine Methylierungs-sensitive "Primer-Extension-Reaktion" sehr genau möglich ist. Auch gleichzeitige Analyse des gesamten Methylierungsstatus ist möglich, und die Muster können z.B. mittels Clustering-Analysen, die z.B. durch einen Rechner durchgeführt werden können, verglichen werden.
- Nachfolgend ist es möglich, untersuchte Patienten einer bestimmten Therapiegruppe zuzuordnen und diese Patienten gezielt mit einer individualisierten Therapie zu behandeln.
- Beispiel 2 kann zum Beispiel für die folgenden Erkrankungen durchgeführt werden: HIV-Infektion, neurodegenerativer Erkrankungen, Graft-versus-host Erkrankung, Alterung, Glomerularen Erkrankungen, Lewis-Körper Erkrankung, Arthritis, Arteriosklerose, soliden Tumoren und Krebsarten.
- Tabelle 1
- Auflistung von besonders bevorzugten Genen der vorliegenden Erfindung, die mit dem Zellzyklus assoziiert sind.
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Claims (14)
- Nukleinsäure von mit dem Zellzyklus assoziierten Genen, umfassend einen mindestens 18 Basen langen Sequenzabschnitt der chemisch vorbehandelten DNA gemäß einer der Sequenzen ausgewählt aus der Gruppe von Seq. ID No. 1 bis Seq. ID No. 424 und dazu komplementärer Sequenzen.
- Nukleinsäure von mit dem Zellzyklus assoziierten Genen, umfassend einen mindestens 18 Basen langen Sequenzabschnitt der chemisch vorbehandelten DNA gemäß einer der Sequenzen gemäß den Genen CCNB1 (M25753), CCNE1 (M73812) (M74093), DENR (O43583), EPHA5 (L36644), MCM4 (X74794), NEK3 (Z29067), PCTK3 (X66362), PRKAR1B (M65066), PRKCG (M13977) (Z15114), PRKM3 (M84490) (Z11696), PRKMK2 (L11285), ZAP70 (L05148), ACP1 (NM_004300), AKT1 (NM_005163), BMPR2 (NM_001204), DDR1 (NM_013993), CCND3 (NM_001760), CCNF (NM_001761), CHES1 (NM_005197), CLK3 (NM_003992), DYRK1 (NM_001396), EFNA1(NM_ 004428), IFIT1 (NM_001548), SCYB10 (NM_001565), INPP5D (NM_005541), ISG20 (NM_002201), LY6E (NM_002346), PCNA (NM_002592), PIK3CA (NM_006218), PPP1R3 (NM_002711), PTPN7 (NM_002832), PTPN9 (NM_002833), RHOK (NM_002929), RYK (NM_002958), EPHB3 (NM_004443), PPP3CA (NM_000944), PRKCA (NM_002737), PRKG1 (NM_006258), MAPK10 (NM_002753), MAPK6 (NM_002748), PTPRC (NM_002838), PTPRD (NM_002839), PTPRG (NM_002841), RBL1 (NM_002895), STK3 (NM_006281), TGFBI (NM_000358) und dazu komplementärer Sequenzen.
- Oligomer, insbesondere Oligonukleotid oder Peptide Nucleic Acid (PNA)-Oligomer, wobei das Oligomer in jedem Fall mindestens eine Basensequenz mit einer Länge von mindestens 9 Nukleotiden umfaßt, die an eine chemisch vorbehandelte DNA gemäß einer der Seq. ID No. 1 bis Seq. ID No. 424 nach Anspruch 1 oder eine chemisch vorbehandelte DNA von Genen nach Anspruch 2 und dazu komplementären Sequenzen hybridisiert oder dazu identisch ist.
- Oligomer nach Anspruch 3, wobei die Basensequenz mindestens ein CpG Dinukleotid umfaßt.
- Oligomer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Cytosin des CpG Dinukleotids in etwa im mittleren Drittel des Oligomers befindet.
- Satz von Oligomeren, umfassend mindestens zwei Oligomere nach einem der Ansprüche 3 bis 5.
- Satz von Oligomeren nach Anspruch 6, umfassend Oligomere zur Detektion des Methylierungszustandes aller CpG Dinukleotide von einer der Sequenzen gemäß einer der Seq. ID No. 1 bis Seq. ID No. 424 nach Anspruch 1 oder einer chemisch vorbehandelten DNA von Genen nach Anspruch 2 und dazu komplementärer Sequenzen.
- Satz von mindestens zwei Oligonukleotiden nach Anspruch 3, die als Primer-Oligonukleotide zur Amplifikation von DNA-Sequenzen einer der Seq. ID No. 1 bis Seq. ID No. 424 und dazu komplementären Sequenzen oder einer chemisch vorbehandelten DNA von Genen nach Anspruch 2 und dazu komplementären Sequenzen oder Abschnitten davon eingesetzt werden können.
- Satz von Oligonukleotiden nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Oligonukleotid an eine Festphase gebunden ist.
- An eine Festphase gebundene Anordnung von unterschiedlichen Oligomeren (Array) zur Analyse von in Zusammenhang mit dem Methylierungszustand der CpG Dinukleotide einer der Seq. ID No. 1 bis Seq. ID No. 424 und dazu komplementärer Sequenzen und/oder einer chemisch vorbehandelten DNA von Genen nach Anspruch 2 stehenden Erkrankungen, bei dem mindestens ein Oligomer nach einem der Ansprüche 3 bis 5 an eine feste Phase gekoppelt vorliegt.
- Array von unterschiedlichen Oligonukleotid- und/oder PNA-Oligomersequenzen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß diese auf einer ebenen Festphase in Form eines rechtwinkligen oder hexagonalen Gitters angeordnet sind.
- Array nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Festphasenoberfläche aus Silizium, Glas, Polystyrol, Aluminium, Stahl, Eisen, Kupfer, Nickel, Silber oder Gold besteht.
- DNA- und/oder PNA-Array zur Analyse von in Zusammenhang mit dem Methylierungszustand von Genen stehenden Erkrankungen, der mindestens eine Nukleinsäure nach einem der voranstehenden Ansprüche umfaßt.
- Kit, umfassend ein Bisulfit (= Disulfit, Hydrogensulfit) Reagenz sowie Oligonukleotide und/oder PNA-Oligomere nach einem der Ansprüche 3 bis 5.
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