Kopplungsanalysen

Bei vielen Krankheiten sind weder die genetische Ursache noch der funktionelle Pathomechanismus bekannt. Zur Aufklärung können klinische, molekularbiologische und genetische Methoden eingesetzt werden, im Bereich der Genetik sind das u.a. Kopplungs- und Assoziationsstudien sowie die Generierung von Tiermodellen.

Kopplungsanalysen helfen, initial die Lokalisation und nachfolgend die ursächliche Mutation für einen genetisch mitbedingten Phänotyp zu finden. Diesen Vorgang nennt man Positionsklonierung („positional cloning“). Dabei werden polymorphe Marker auf Kopplung mit dem Phänotyp untersucht. Hat man eine solche mit der Erkrankung gekoppelt vererbte Region gefunden, werden zusätzliche Marker in diesem Bereich typisiert, um den infrage kommenden genetischen Abschnitt weiter einzuengen (Feinkartierung, finemapping). Im nächsten Schritt werden Gene, die innerhalb des mit der Erkrankung gekoppelten Bereiches liegen, auf potentiell krankheitsrelevante Veränderungen untersucht. Auf diese Weise gelang es seit 1990, die ursächlichen Gendefekte einer Vielzahl von insbesondere monogenen Krankheiten zu identifizieren. Damit haben sich Kopplungsanalysen als eine wichtige und erfolgreiche Methode in der Aufklärung der Ursachen von Erbkrankheiten etabliert. Auch wir haben mit dieser Strategie eine Reihe unterschiedlicher Krankheiten aufklären können.

Vor den eigentlichen Kopplungsanalysen sollte man zuerst eine Simulation durchführen, um die Power der Studie und den Maximal Expected LOD score zu bestimmen. Nach verschiedenen Qualitätskontrollen (Typisierungsrate, Fehler in der Mendelschen Vererbung, unlikely genotypes, Hardy Weinberg Equilibrium) folgt die eigentliche Kopplungsanalyse.

Die dafür infrage kommenden unterschiedlichen Analyseprogramme haben verschiedene Input- und Outputformate. Um den Analyseprozess zu vereinfachen, entwickelten wir das graphische Microsoft Windows-Interface easyLINKAGE, das automatisch die Daten für das gewählte Programm aufbereitet und, neben den üblichen Outputfiles im Testformat auch sofort eine visualisierte Ergebnisübersicht generiert. Ursprünglich konzipierten wir easyLINKAGE für Mikrosatelliten. In der Folgeversion easyLINKAGE Plus erweiterten wir das Programm auf die Nutzung von SNPs, wobei auch Datensätze von 500k korrekt analysiert werden können.

Über easyLINKAGE können Two- als auch MultiPoint-Simulationsstudien durchgeführt werden. Damit können auch Nicht-Informatiker eigenständig Kopplungsanalysen durchführen und interpretieren. easyLINKAGE beseitigt auch das LD-Problem über interne Algorithmen und erweitert die Analyseprogramme um eine Reihe von Optionen und Vereinfachungen. easyLINKAGE kann definierte Regionen, ganze Chromosomen bis hin zu kompletten Genomscans in unterschiedlichen Species mit verschieden großen Genomen analysieren. easyLINKAGE unterstützt FastLink, FastSLink, SPLink, SuperLink, GeneHunter, GeneHunter Plus, GeneHunter Imprinting, GeneHunter MOD, GeneHunter TwoLocus, Merlin, Allegro, SimWalk, sowie PedCheck und ist für alle Nutzer frei verfügbar.

Publikationen:

easyLINKAGE-Plus--automated linkage analyses using large-scale SNP data.
Hoffmann K, Lindner TH.
Bioinformatics. 2005 Sep 1;21(17):3565-7

easyLINKAGE: a PERL script for easy and automated two-/multi-point linkage analyses.
Lindner TH, Hoffmann K.
Bioinformatics. 2005 Feb 1;21(3):405-7.