Hochdurchsatzsequenzierung

Hochdurchsatz-Sequenziersystem HiSeq2000

Das im Rahmen eines Großgeräteantrags unter Federführung von Herrn Prof. Bernhard Horsthemke (Institut für Humangenetik) eingeworbene System zur Hochdurchsatzsequenzierung von DNA steht seit Juni den Forschern des Universitätsklinikums Essen zur Verfügung. Mit dem HiSeq2000 der Firma Illumina, dem zur Zeit leistungsfähigsten Next Generation Sequencing-System, kann die Erbinformation von Zellen innerhalb weniger Tage vollständig bestimmt werden. Die neue Technologie ist wesentlich leistungsfähiger als alle bisher verfügbaren Sequenzierungs-Methoden: das HiSeq2000-System ist in der Lage, in ca. 11 Tagen bis zu 600 Gb (600 x 10⁹ Basenpaare) zu bestimmen, was dem 200-fachen eines menschlichen Genoms entspricht. Für die Zwischenspeicherung und -bearbeitung der anfallenden Sequenzdaten steht ein leistungsfähiger Illumina Compute-Server zur Verfügung. Die notwendige Expertise für die Auswertung der Sequenzinformationen wurde mit Prof. Sven Rahmann nach Essen geholt, der am 1. Juni die neu eingerichtete Professur für Genominformatik an der medizinischen Fakultät angetreten hat.

Anwendung findet die neue Schlüsseltechnologie in vielen Bereichen der Humangenetik, Tumorgenetik und allgemeinen Genetik: die Resequenzierung von Kandidatengenen, von ausgewählten Chromosomenregionen, des gesamten Exoms (proteinkodierender Anteil des Genoms) oder sogar des gesamten Genoms. Hierdurch können im Prinzip alle Sequenzvarianten, Mutationen und struktu-rellen Veränderungen entdeckt werden. Die genomweite Bestimmung von DNA-Methylierungsmustern, Histonmodifikationen, Transkriptionsfaktorbindestellen und Chromatinzugänglichkeit sowie die RNA-Sequenzierung (mRNA, miRNA, ncRNA) ermöglichen genomweite funktionelle Studien.  In der Mikrobiologie und Virologie ist die Technologie für die Identifizierung von Pathogenen und für Quasispezies-Analysen interessant. Die Verfügbarkeit des HiSeq2000 in Essen ermöglicht völlig neue Ansätze für kompetitive Forschungsprojekte sowie die Beteiligung Essener Forscher an nationalen und internationalen Genom-Konsortien.

Das HiSeq2000 ist im Biochip-Labor am Institut für Zellbiologie aufgestellt und wird von Herrn PD Dr. Ludger Klein-Hitpass und Frau Dipl.-Biologin Olga Rempel betreut. Fragen zur Technik, Probenvorbereitung und Kosten können an Herrn Klein-Hitpass gerichtet werden; für die Probenvorbereitung stehen diverse Geräte zur Verfügung: ein Covaris S220 zur Fragmentierung von DNA mittels Ultraschall und ein Caliper XT zur automatischen Nukleinsäurefraktionierung. Bei der Planung und Beantragung von größeren Projekten ist eine frühzeitige Absprache (noch vor einer möglichen Antragstellung) mit Herrn Prof. Horsthemke zur Planung der Kapazitäten erforderlich.