#Fixiert auf Methodik – Analyse von Sequenzdaten – Alles was lebt

In der Biologie gibt es momentan einen rasanten technischen Fortschritt was die Sequenzierung von DNA angeht. Es werden mit neuen Methoden immer größere Datenmengen erzeugt. Diese neue Methoden sind insofern neu, dass sie nicht auf den chemischen Reaktionen beruhen, die in den frühen 70er Jahren von Frederick Sanger und Kollegen entdeckt wurden. Tatsächlich wurden nämlich genau diese Reaktionen in einer hoch parallelisierten Form zur Sequenzierung des ersten menschlichen Genoms und für die Genome der bekannten Modellorganismen eingesetzt.

Die Weiterentwicklung der ursprünglichen Technik ging im Fall der Sanger-Sequenzierung mit einer Weiterentwicklung der Methoden zur Analyse der Sequenzen einher. Diese Weiterentwicklung fand auf beiden Gebieten – Chemie der Sequenzierungsreaktionen und Algorithmen zur Dantenanalyse – an öffentlich finanzierten Forschungseinrichtungen statt. Der chemische Part wurde dann im Nachhinein kommerzialisiert.

Diese vergleichsweise langsame und stetige Entwicklung resultierte auf Seite der Datenanalyse in einer Sammlung von qualitativ hochwertigen Programmen. Die Sicherung der Qualität wird dabei einerseits durch die tausendfache Benutzung, andererseits durch die Offenheit der Quellcodes der jeweiligen Programme gewährleistet.

Bei der Abschätzung der Qualität der jeweiligen Sequenz hat sich dabei beispielsweise ein Programm von Phil Geen namens Phred etabliert. Es ordnet den einzelnen Basen eine Qualität zu, diese kann dann in weiteren Analysen eingesetzt werden.

Nächster Schritt in der Sequenzanalyse ist häufig das Assembley, das Zusammenpuzzeln einzelner Sequenzstücke. Sowohl bei den neuen Methoden als auch bei der Sanger-Methode handelt es sich nämlich um “Shotgun” -zu deutsch “Schrotschuss” – Methoden: Das Zielmolekül ist um ein Vielfaches länger als die Leseweite der chemischen Reaktionen, es muss aus überlappenden Regionen einzelner Schnipsel zusammengesetzt werden. Hier haben sich Programme wie Phrap oder Cap3 etabliert.

Schon beim ersten Schritt der Qualitätsmessung der Sequenzen gibt es nun Bedarf für neue Methoden. Während die moderne Form der Sanger-Sequenzierung auf Fluoreszenzsignalen basierte werden bei den neuartigen Methoden die Sequenzen aus Abfolgen von Hochauflösenden Bildern bestimmt. Die Hersteller der Sequenziergeräte nehmen etwa halbjährlich kleine Änderungen in der Chemie vor, was jeweils zu einem Weiterentwicklung (mehr Daten zu günstigeren Preisen), aber auch zu einer potentiellen Änderung von Fehlerquellen führt. Eine Lösung hierfür wird es wohl erst in einiger Zeit gebe, wenn eine gewisse Ruhe bei der Weiterentwicklung eingekehrt ist und sich Methoden zur Fehlerabschätzung etablieren können. Solange bleibt es eine Herausforderung in der Weitergehenden Analyse mit der fehlenden bzw ungenauen Information umzugehen.

Auch beim Assembly besteht Bedarf an neuen Methoden, hier vorallem durch die schiere Datenmenge. Zwei der drei neuen Technologien (Abi-Solid und Illumina Solexa) produzieren sehr kurze (

In der Biologie gibt es momentan einen rasanten technischen Fortschritt was die Sequenzierung von DNA angeht. Es werden mit neuen Methoden immer größere Datenmengen erzeugt. Diese neue Methoden sind insofern…