Molekularpathologie – Was ist das?

Die Molekularpathologie ist ein Teilbereich der Medizin, die sich mit den molekularen Mechanismen von Krankheiten befasst und die Brücke zwischen der klassischen Pathologie und der modernen Molekularbiologie schlägt. Sie ermöglicht eine tiefergehendes Verständnis von Krankheiten und spezifiziert die Diagnose und Behandlung dieser.

Dieser Artikel bietet einen umfassenden Überblick über den Fachbereich Molekularpathologie, klärt die Bedeutung im medizinischen Kontext und beleuchtet die Probengewinnung, die Untersuchungsmethoden, sowie die Ergebnisinterpretation.

Molekularpathologie – Definition und Herkunft

Die Molekularpathologie ist ein Teilgebiet der Pathologie und befasst sich mit der Untersuchung von Krankheiten auf molekularer Ebene. Sie ergänzt als noch junge Disziplin die diagnostischen Möglichkeiten in der Pathologie. So bietet sie neben immunhistochemischen und histologischen Untersuchungen die Möglichkeit, Erkrankungen noch genauer zu klassifizieren. Zellen und Gewebe des menschlichen Körpers können mit Hilfe molekularpathologischer Verfahren auf genetische Mutationen, Chromosomenanomalien oder eine veränderte Genexpression hin untersucht werden. Auch Erregernachweise gelingen schnell und zuverlässig.

Molekularpathologie – Medizinische Bedeutung

Die Molekularpathologie hat in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen, da sie einen entscheidenden Beitrag zur Präzisionsmedizin leistet. Durch die Analyse von Biomarkern auf molekularer Ebene können Ärzte Krankheiten frühzeitig erkennen, ihren Verlauf besser prognostizieren und individuell angepasste Behandlungsstrategien entwickeln. Dies trägt nicht nur zur Verbesserung der Patientenversorgung bei, sondern auch zur Reduzierung von Nebenwirkungen und zur Optimierung der Therapieergebnisse.

Ein großer Einsatzbereich ist die Krebsdiagnostik und Therapie, sowohl von soliden Tumoren, als auch bei hämatologischen Erkrankungen. Nicht nur bei der konkreten Diagnosenstellung, sondern auch im Rahmen von Verlaufskontrollen bietet die Molekularpathologie zahlreiche Möglichkeiten.

Die Bedeutung der Zytologie und Pathologie in der Molekularpathologie

Wichtige Grundlagen bei der Gewinnung von Untersuchungsmaterial für die Molekularphatologie werden zudem durch die Zytologie und die Pathologie gebildet. Die Zytologie beschäftigt sich mit der Untersuchung von Zellen, während die Pathologie die Untersuchung von Gewebeproben umfasst. Diese Disziplinen liefern die Grundlage für die molekularen Analysen und helfen, Krankheiten auf zellulärer und molekularer Ebene zu charakterisieren und Ergebnisse zu interpretieren.

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Molekularpathologie – Probengewinnung

Die Gewinnung von Proben für die molekulare Untersuchung ist ein entscheidender Schritt im diagnostischen Prozess. Gewebeproben können durch verschiedene Verfahren wie Biopsien, Operationen oder im Rahmen der Endoskopie gewonnen werden. Beispielsweise können Gewebe, Körperflüssigkeiten, Punktate oder Biopsieproben zur Auswertung herangezogen werden. Zytologische Proben werden in der Regel nativ, also unfixiert, zur Untersuchung transportiert. Dafür ist ein rascher und gekühlter Versand erforderlich um bestmögliche Untersuchungsresultate zu erzielen.

Molekularpathologie – Untersuchung

Einige Untersuchungsverfahren zählen zu den Standardmethoden in der Molekularpathologie. Die molekulare Untersuchung erfolgt im Labor und umfasst eine Vielzahl von Methoden zur Analyse von DNA, RNA, Proteinen und anderen biomolekularen Markern. Zu den gängigsten Methoden gehören Techniken, mit deren Hilfe Mutationen, Chromosomenanomalien oder Erreger nachgewiesen werden können. Diese Methoden umfassen unter anderem die Polymerase-Kettenreaktion (PCR), die DNA-Sequenzierung, die Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) und die Immunhistochemie. Aufbauend auf der klassischen PCR werden im Rahmen der Molekularpathologie auch das Next Generation Sequencing (NGS), das Pyrosequencing, die Kapillarelektrophorese und Real-Time-PCR-Analysen angewendet.

Polymerase-Kettenreaktion (PCR)

Die PCR ist eine Methode, die verwendet wird, um eine spezifische DNA-Sequenz zu vervielfältigen und damit nachweisbar zu machen. Das Prinzip dieses Verfahrens basiert auf wiederholten Zyklen von Temperaturänderungen, die es ermöglichen, die DNA zu denaturieren, zu hybridisieren und zu amplifizieren. Dabei wird die DNA-Doppelhelix durch Erhitzen zunächst in Einzelstränge aufgetrennt. Mit Hilfe zweier sogenannter Primer werden auf dem Einzelstrang Start- und Endpunkte markiert zwischen denen die gesuchte Sequenz lokalisiert ist. Die DNA-Polymerase, ein Enzym, läuft nun entlang der DNA-Vorlage. Dabei setzt sie DNA-Einzelbausteine (Nukleotide) so aneinander, dass wieder ein DNA Doppelstrang entsteht.

Die einzelnen Schritte des Verfahrens werden dann in mehreren Zyklen wiederholt. Dadurch vervielfältigt sich die Zielsequenz nach und nach exponentiell, bis sie die Nachweisgrenze erreicht. Durch diese Methode lassen sich auch kleinste Mengen DNA milliardenfach vervielfältigen und werden nachweisbar.

Next Generation Sequencing (NGS)

Beim NGS handelt es sich um eine Methode, einzelne DNA-Sequenzen bis hin zu gesamten Genomen zu entschlüsseln. Hierbei können viele DNA Fragmente gleichzeitig entschlüsselt werden. Durch diese Methode gelingt das Entschlüsseln genetischer Informationen schneller und präziser als je zuvor. NGS verläuft in vier Schritten.

1. Fragmentation: Die DNA wird in einzelne kleine Stücke (Fragmente) zerlegt.
2. Adaptation: Spezifische Fragmente werden mit Hilfe von Oligonukleotiden gebunden und einzeln an zum Beispiel einen Chip gebunden und vervielfältigt.
3. Amplifikation: Mit Hilfe spezieller Chemikalien werden die DNA-Stücke dann sequenziert.
4. Datenanalyse: Die gewonnen Daten werden mit Hilfe spezieller Computerprogramme erfasst und ausgewertet.

Kapillarelektrophorese

Die Kapillarelektrophorese trennt winzige Moleküle, wie zum Beispiel DNA oder Proteine, indem sie sie durch eine dünne Röhre (Kapillare) schickt während eine elektrische Ladung anliegt. Die Moleküle bewegen sich je nach Größe und Ladung unterschiedlich schnell und werden so voneinander getrennt.

Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH)

Durch die Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung werden spezifische DNA- oder RNA-Sequenzen in Zellen mit fluoreszierenden Markern versehen. Diese dienen als Sonden, die dann zu den fixierten Zellen gegeben werden. Dort binden sie an die passenden Sequenzen. Unter dem Mikroskop leuchten die gebundenen Sonden auf, was es ermöglicht, die spezifischen Sequenzen zu identifizieren und ihre Lage in den Zellen oder im Gewebe zu bestimmen.

Immunhistochemie

Die Immunhistochemie wird verwendet, um Proteine in Gewebeproben sichtbar zu machen. Dabei werden Antikörper eingesetzt, die an die gesuchten Proteine binden. Zunächst werden primäre Antikörper hinzugefügt, die an die Zielproteine binden. Anschließend werden farblich markierte sekundäre Antikörper verwendet, um die Stellen zu markieren, an denen die primären Antikörper gebunden haben. Unter dem Mikroskop werden dann die markierten Proteine sichtbar gemacht.

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Molekularpathologie – Ergebnisinterpretation

Die Interpretation der Ergebnisse erfolgt durch spezialisierte Pathologen und Genetiker, die die molekularen Befunde mit klinischen Informationen in Zusammenhang bringen. Je nach Fragestellung kann es notwendig sein, mehrere Verfahren miteinander zu kombinieren. So ist nicht nur eine konkrete Diagnosenstellung, sondern auch eine engmaschige Verlaufskontrolle während der Therapie möglich.

Diagnosestellung

Die Diagnosestellung basiert auf den Ergebnissen der molekularpathologischen Untersuchungen, sowie auf klinischen Befunden und Bildgebungsergebnissen. Das größte klinische Einsatzgebiet der Molekularpathologie stellen derzeit die Diagnostik und Therapiebegleitung von Krebserkrankungen und Infektionskrankheiten dar, wo die oben genannten Verfahren beispielsweise auch zum Erregernachweis eingesetzt werden können.

Passende Jobs

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