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Individuelle Varianten in der DNA-Sequenz (d.h. der linearen Abfolge der 4 DNA-Bausteine, der sog. Basen) werden als Polymorphismen bezeichnet und können die Funktion von Genen beeinflussen und so zur klinischen Manifestation von Krankheiten beitragen bzw. deren Verlauf und Therapie beeinflussen. Darüber hinaus können Polymorphismen-Muster für jedes Individuum so charakteristisch sein, dass sie auch die forensische Identifizierung von Tätern und Opfern anhand einer DNA-Spur ermöglichen. Die Bestimmung von Polymorphismen ist somit sowohl ein Werkzeug der Forensik als auch der klinischen Diagnostik. In den letzten Jahren erlebte die DNA-Analytik eine Revolution durch die Entwicklung von Hochdurchsatzverfahren zur DNA-Sequenzbestimmung (sog. "Next Generation Sequencing", NGS). Im Unterschied zu bisherigen Verfahren erlauben sie die gleichzeitige Analyse zahlreicher unterschiedlicher DNA-Abschnitte, so dass eine sehr große Menge an genetischer Information innerhalb weniger Tage relativ kostengünstig ermittelt werden kann. Die Auswertung dieser komplexen Daten wäre nicht denkbar ohne die gleichzeitige Entwicklung bioinformatischer Verfahren, die gewonnene Sequenzinformationen z.B. mit in Datenbanken vorliegenden Informationen abgleichen und so helfen, charakteristische Merkmale herauszufiltern.

Der Hochschulforschungsschwerpunkt "Funktionelle und Forensische Genomik" soll in diesem zukunftsweisenden Anwendungsfeld der DNA-Analytik die nötige analytische Expertise erarbeiten. Dieses technische Ziel wird anhand von vier Teilprojekten verfolgt, die Bedeutung haben in der forensischen DNA-Analyse, sowie in der klinischen Diagnostik.

• Sequenzbestimmung forensischer STR-Loci, deren Varianten derzeit ausschließlich anhand der Sequenzlänge unterschieden werden. Die Sequenzbestimmung wird darüberhinaus noch zusätzliche, feinere Unterschiede detektieren und somit die Auswertung bislang problematischer Spuren verbessern.
• Aufklärung von patienten-spezifischen DNA-Sequenzvarianten in bestimmten Genen, die den Verlauf und insbesondere den bislang kaum vorhersagbaren Therapieerfolg bei Parkinsonscher Krankheit beeinflussen können. Gefundene Sequenzvarianten sollen sodann im Labor (mittels molekularbiologischer und elektrophysiologischer Methoden) funktionell untersucht werden.
• Aufklärung von patienten-spezifischen DNA-Sequenzvarianten in Genen, die für bestimmte, seltene erbliche Stoffwechselerkrankungen (Azylstoffwechselstörungen) verantwortlich sind. Dies soll zum besseren Verständnis der Krankheiten beitragen, was sich in verbesserter Diagnostik und möglicherweise auch verbesserten Therapien niederschlagen könnte. Gefundene Sequenzvarianten sollen sodann im Labor (mittels biochemischer und molekularbiologischer Methoden) funktionell untersucht werden.
• Schaffung der bioinformatischen Werkzeuge zur zielführenden Auswertung der anfallenden, großen Datenmenge. Inbesondere soll die automatische Zuordnung der Sequenzdaten zu den untersuchten Genen und die Extraktion und Annotation relevanter Sequenzvarianten implementiert werden. Komplementär soll eine Voraussage möglicher molekularer Effekte der Polymorphismen mittels Datenbankvergleichen und molekularen Modellen ermöglicht werden.

Publikationen

Poethe, S.-S., Holtel, J., Biermann, Riemer, T., J.-P., Grabmüller, M., Madea, B., Thiele, R. & Jäger,   R. (2023) Cost-Effective Next Generation Sequencing-Based STR Typing with Improved Analysis of Minor, Degraded and Inhibitor-Containing DNA Samples. Int. J. Mol. Sci. 24, 3382.

Heß, S.A., Trapani, S., Boronat, M.d.M., Theunissen, G.M.G., Rolf, B. & Jäger, R. (2021) Ribosomal DNA as target for the assessment of DNA degradation of human and canine DNA. Legal Med. 48: 101819.

Schulke D. & Sass J.O. (2021) Frequent sequence variants of human glycine N-acyltransferase (GLYAT) and inborn errors of metabolism. Biochimie 183: 30-34.

Sass J.O., Behringer S., Fernando M., Cesaroni E., Cursio I., Volpini A. & Till C. (2020) D-Glycerate kinase deficiency in a neuropediatric patient. Brain Dev. 42: 226-230.

Tsortouktzidis D., Grundke K., Till C., Korwitz-Reichelt A. & Sass J.O. (2019) Acylpeptide hydrolase (APEH) sequence variants with potential impact on the metabolism of the antiepileptic drug valproic acid. Metab Brain Dis. 34: 1629-1634.

Heß, S.A., Biermann, J.-P., Grabmüller, M., Madea, B., Thiele, R. & Jäger, R. (2019) Evaluation of STR profiles of single telogen hairs using probabilistic methods. Forensic Sci Int: Genetics Suppl. 7: e454-e456.

Sass J.O., Kalkan Uçar S. & van Karnebeek C.D.M. (2018) From rodent heart to inborn errors of human metabolism. Mol Genet Metab. 123: 287-288.