Genexpressionsstudien mit Microarrays und SAGE: Biologische und analytische Grundlagen / Gene expression studies with microarrays and SAGE: biological and analytical principles

Abstract

ZusammenfassungDiese Arbeit setzt eine im Jahr 2003 begonnene Publikationsserie über die Analytik und Auswertung von Genexpressionsstudien der Arbeitsgruppe Bioinformatik der DGKL e.V. (www.dgkl.de/bioinformatik) fort. Sie beschreibt die beiden wichtigsten Techniken für die Erfassung genomweiter Expressionsprofile, DNA-Microarrays (Biochips) und Serial Analysis of Gene Expression (SAGE), aus dem kritischen Blickwinkel der Labordiagnostik.Als Expressionsprofil bezeichnet man eine Liste aller in einem Gewebe vorkommenden mRNA-Spezies (Transkripte) mit Angabe der zugehörigen Menge. Von den 10 bis 20 pg Gesamt-RNA pro Zelle sind nur 1 bis 5% mRNA, die sich auf ca. 35000 zelltypspezifische Transkripte verteilen. So liegen die meisten in extrem geringen Mengen von rund einem Molekül pro Zelle vor, einige jedoch in 10000-fach höherer Konzentration. Das bedeutet eine erhebliche analytische Herausforderung.Beide Verfahren haben Stärken und Schwächen: Microarray-Experimente liefern mit weniger Aufwand in kürzerer Zeit semi-quantitative Ergebnisse, können aber nur bekannte Genprodukte analysieren. SAGE ist extrem kosten- und zeitaufwendig und schwer zu interpretieren, zählt aber definierte Sequenzabschnitte und entdeckt prinzipiell jede in der Probe vorkommende mRNA. Bedingt durch die Vielzahl und mangelnde Standardisierbarkeit der analytischen und präanalytischen Teilschritte leiden beide Verfahren unter Präzisions- und Richtigkeitsproblemen und können auch divergierende Aussagen liefern. Ein Signal, das mit Microarrays hoch exprimiert erscheint, kann mit SAGE nicht nachweisbar sein und umgekehrt. Neuere Verfahren der Hochdurchsatz-Sequenzierung könnten dazu beitragen, die Lücke zwischen den beiden Techniken zu schließen.