Die Bestimmung der Reihenfolge der DNA-Bausteine (Nukleotide) im genetischen Code eines Individuums, genannt DNA-Sequenzierung, hat das Studium der Genetik vorangebracht und ist eine Technik, die verwendet wird, um auf genetische Störungen zu testen. Zwei Methoden, die Ganz-Exom-Sequenzierung und die Ganz-Genom-Sequenzierung, werden zunehmend im Gesundheitswesen und in der Forschung eingesetzt, um genetische Variationen zu identifizieren; beide Methoden beruhen auf neuen Technologien, die eine schnelle Sequenzierung großer Mengen von DNA ermöglichen. Beide Methoden basieren auf neuen Technologien, die eine schnelle Sequenzierung großer Mengen an DNA ermöglichen. Diese Ansätze werden als Next-Generation-Sequencing (oder Next-Gen-Sequencing) bezeichnet.
Die ursprüngliche Sequenzierungstechnologie, die sogenannte Sanger-Sequenzierung (benannt nach dem Wissenschaftler, der sie entwickelt hat, Frederick Sanger), war ein Durchbruch, der Wissenschaftlern half, den menschlichen genetischen Code zu bestimmen, aber sie ist zeitaufwendig und teuer. Die Sanger-Methode wurde automatisiert, um sie schneller zu machen, und wird auch heute noch in Labors verwendet, um kurze DNA-Stücke zu sequenzieren, aber es würde Jahre dauern, die gesamte DNA eines Menschen (das so genannte Genom einer Person) zu sequenzieren. Die Sequenzierung der nächsten Generation hat den Prozess beschleunigt (es dauert nur noch Tage bis Wochen, um ein menschliches Genom zu sequenzieren) und gleichzeitig die Kosten gesenkt.
Mit der Sequenzierung der nächsten Generation ist es nun möglich, große Mengen an DNA zu sequenzieren, zum Beispiel alle Teile der DNA einer Person, die Anweisungen für die Herstellung von Proteinen liefern. Man nimmt an, dass diese Teile, Exons genannt, 1 Prozent des Genoms einer Person ausmachen. Die Gesamtheit aller Exons in einem Genom wird als Exom bezeichnet, und die Methode zu ihrer Sequenzierung wird als Whole Exome Sequencing bezeichnet. Mit dieser Methode können Variationen in der Protein-kodierenden Region jedes Gens identifiziert werden, anstatt nur in einigen wenigen ausgewählten Genen. Da die meisten bekannten Mutationen, die Krankheiten verursachen, in den Exons auftreten, gilt die Ganz-Exom-Sequenzierung als effiziente Methode zur Identifizierung möglicher krankheitsverursachender Mutationen.
Forscher haben jedoch herausgefunden, dass DNA-Variationen außerhalb der Exons die Genaktivität und die Proteinproduktion beeinflussen und zu genetischen Störungen führen können – Variationen, die bei der Ganz-Exom-Sequenzierung übersehen würden. Eine andere Methode, die sogenannte Ganzgenomsequenzierung, bestimmt die Reihenfolge aller Nukleotide in der DNA eines Individuums und kann Variationen in jedem Teil des Genoms feststellen.
Während mit der Ganz-Exom- und Ganz-Genom-Sequenzierung viel mehr genetische Veränderungen identifiziert werden können als mit der Sequenzierung ausgewählter Gene, ist die Bedeutung vieler dieser Informationen unbekannt. Da sich nicht alle genetischen Veränderungen auf die Gesundheit auswirken, ist es schwierig zu wissen, ob identifizierte Varianten an der betreffenden Erkrankung beteiligt sind. Manchmal ist eine identifizierte Variante mit einer anderen genetischen Störung assoziiert, die noch nicht diagnostiziert wurde (diese werden als Zufalls- oder Sekundärbefunde bezeichnet).
Neben dem Einsatz in der Klinik sind die Ganz-Exom- und Ganz-Genom-Sequenzierung wertvolle Methoden für die Forschung. Die fortgesetzte Untersuchung von Exom- und Genomsequenzen kann helfen, festzustellen, ob neue genetische Variationen mit Gesundheitszuständen in Verbindung stehen, was die Krankheitsdiagnose in Zukunft unterstützen wird.