Hochdurchsatzsequenzierung – ein vielseitiges Werkzeug zur Detektion strahlungsinduzierter DNA-Schäden

Zusammenfassung

Soldaten und Zivilpersonen können durch Unfälle, terroristische Anschläge oder den Einsatz von Kernwaffen ionisierender Strahlung ausgesetzt werden. Der aktuelle Krieg in der Ukraine hat verdeutlicht, dass die Bundeswehr auf nukleare Bedrohungsszenarien vorbereitet sein muss und deswegen die entsprechenden Fähigkeiten kontinuierlich ausbauen und weiterentwickeln muss. Das Institut für Radiobiologie der Bundeswehr nutzt modernste Sequenziertechnologien um die Schadwirkung von Strahlung auf unsere DNA qualitativ und quantitativ zu erfassen. 

Die im Forschungsbereich des Instituts bereits eingeführte Hochdurchsatzsequenzierung soll nun auch als biodosimetrische Anwendung etabliert werden. Damit könnte die Biodosimetrie vom immensen technologischen Entwicklungspotential der Hochdurchsatzsequenzierung profitieren und auf diese Weise der Durchsatz an Untersuchungen im Rahmen der medizinischen Akutversorgung strahlungsexponierter Personen signifikant erhöht und langfristige Risiken nach Exposition präziser abgeschätzt werden.

Hintergrund

Die Analyse genetischer Veränderungen nimmt einen immer größer werdenden Stellenwert in vielen Bereichen der Medizin ein. Beispielsweise werden in der Pathologie spezifische Mutationen als diagnostische und prognostische Marker genutzt, um klinisch relevante Subklassifikationen histologisch nicht unterscheidbarer Tumoren zu ermöglichen und therapeutische Entscheidungen unterstützen zu können, insbesondere im Zusammenhang mit personalisierter Krebstherapie. Im Bereich der vererbten Erkrankungen ermöglicht die Identifikation krankheitsspezifischer Mutationen eine frühzeitige Diagnose, oftmals sogar schon vor dem Auftreten spezifischer Symptome, und das Erkennen möglicher prädisponierender Faktoren. Gefördert wurde diese Entwicklung vor allem durch das Aufkommen moderner Hochdurchsatzsequenzierverfahren, welche die genomweite Untersuchung genetischer Veränderungen mit höchster Auflösung erlauben.

Auch das Institut für Radiobiologie der Bundeswehr (InstRadBioBw) nutzt diese neuen Sequenzierverfahren zur Detektion strahlungsinduzierter DNA-Schäden, um radiobiologische Fragestellungen zu adressieren und neue Biodosimetrieverfahren zu entwickeln. Das Vorliegen erhöhter Mutationsraten oder spezifischer Mutationsmuster nach Strahlungsexposition kann auch arbeitsschutzrechtlich relevant sein. Das InstRadBioBw konzeptionierte und begleitet die vom deutschen Bundestag beauftragte Studie „Mögliche DNA-Schädigung in Nachkommen von Radartechnikern“. Durch genomweite Hochdurchsatzsequenzierung soll in dieser aktuell noch laufenden Studie geklärt werden, ob die Exposition von Radarsoldaten im Rahmen ihrer dienstlichen Tätigkeit das Risiko einer genetischen Erkrankung in deren Nachkommen erhöht hat. Mit den Ergebnissen dieser Studie ist im ersten Quartal 2023 zu rechnen.

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