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Eine Mann füllt mit einer Pipette eine rote Flüssigkeit in ein kleines Glas

Software

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Die in der AG Seelow entwickelte Software erlaubt die Analyse von Daten aus unterschiedlichen Genomstudien am Computer: Hochdurchsatzsequenzierungen, Kopplungsanalysen, Homozygotiekartierungen oder arrayCGH.

Neben qualitativ hochwertigen Ergebnissen liegt ein weiterer Fokus auf nutzerfreundlichen Webinterfaces und einer freien Verfügbarkeit der Software.

Überblick über die Programme:

MutationTaster: Beurteilung des Krankheitspotentials von Genveränderungen

Bei Patienten oder Patientinnen mit Verdacht auf eine genetisch bedingte Krankheit werden häufig einzelne oder mehrere Gene sequenziert; manchmal sogar das ganze Exom oder Genom. MutationTaster kann für alle DNA-Sequenzvarianten, die innerhalb eines Gens liegen, mithilfe eines Bayes-Klassifikators deren Krankheitspotential vorhersagen. Dabei ist es unerheblich, in welchem Bereich des Gens sich eine Variante befindet und ob die Variante in einem Aminosäureaustausch resultiert oder nicht. MutationTaster kann intronische und exonische Varianten sowie synonyme und nicht-synonyme Austausche prozessieren.

Ergebnisse aus Next-Generation-Sequencing-Studien im VCF-Format können über die MutationTaster QueryEngine im Batchmodus analysiert werden.

Das Programm ist online frei verfügbar unter http://www.mutationtaster.org/.

MutationDistiller: Phänotyp-basierte Kandidatengensuche

MutationDistiller – die Schnittstelle zwischen Gendaten und Krankheitssymptomen

Bei seltenen genetischen Erkrankungen ist es häufig ein großes Problem, herauszufinden, welche Genveränderung in welchem Gen für die Krankheit verantwortlich ist. Um die Suche einzugrenzen, können Forschende auf Vorwissen zurückgreifen: Welche Symptome hat der Patient oder die Patientin? Sind bestimmte Stoffwechselwege betroffen? Welche Organsysteme sind geschädigt?

MutationDistiller ermöglicht die Suche nach Kandidatengenen unter Einbeziehung solcher und ähnlicher Fragen. Das Programm nimmt eine Sequenzierungsdatei mit Genveränderungen (VCF-Datei) sowie vom Nutzer oder von der Nutzerin bereitgestellte Informationen zur vorliegenden Krankheit als Input. Daraus ermittelt es die Gene und Genveränderungen, die wahrscheinlich für die Krankheit verantworlich sind.

MutationDistiller ist online verfügbar unter http://mutationdistiller.org/MD/API.cgi.

RegulationSpotter: Interpretation von extragenischen DNA-Varianten

Bei Whole-Genome-Sequencing-Studien kann das gesamte Genom sequenziert werden, um so mögliche Krankheitsmutationen zu detektieren. Allerdings besteht ein großer Teil des menschlichen Genoms aus extragenischen Bereichen, stellt also selbst keine Gensequenz dar, und kann nicht mit der in der AG Seelow erstellten Software MutationTaster analysiert werden. Extragenische Regionen können jedoch wichtige regulatorische Funktionen übernehmen, sodass Änderungen in extragenischen Bereichen schwere gesundheitliche Folgen haben können.

Um auch mögliche schädliche Sequenzveränderungen in extragenischen Bereichen zu identifzieren, bietet die Forschungsgruppe die Software RegulationSpotter an.

Diese nutzt Daten u.a. zu

  • Histonmodifikationen,
  • DNaseI-Hypersensitivität,
  • Transkriptionsfaktorbindungsstellen,
  • genomweiten Interaktionen sowie
  • Enhancerstudien

und untersucht, ob eine gegebene Sequenzvariante möglicherweise in einem an der Genregulation beteiligten extragenischen Bereich liegt.

Nutzerinnnen und Nutzer können die Analyse außerdem auf genomische Koordiaten oder bestimmte Kandidatengene beschränken, um noch aussagekräftigere Ergebnisse zu erhalten.

RegulationSpotter befindet sich derzeit in der Entwicklung und ist in einer Beta-Version verfügbar unter http://mutationtaster.charite.de/RegulationSpotter/.

GeneDistiller: Filterung von Kandidatengenen

Auf der Suche nach Krankheitsgenen sehen sich Forscherinnen und Kliniker häufig mit einer langen Liste von potenziellen Kandidaten konfrontiert. Um diese Liste abzuarbeiten, kommen Computerprogramme zum Einsatz, die diese Kandidatengene filtern und ordnen. Dazu ziehen die Programme wichtige Fakten über die Gene heran, z.B. über die Lage des Gens auf einem bestimmten Chromosom.

GeneDistiller kann mithife von Nutzerangaben eine Genliste sortieren und filtern, sodass am Ende die wahrscheinlichen Krankheitsgene gefunden werden.

Das Programm ist online frei verfügbar unter http://www.genedistiller.org/.

HomozygosityMapper: Detektion von homozygoten Regionen

Bei seltenen genetischen Erkrankungen spielen sogenannte homozygote Regionen eine große Rolle. Dabei handelt es sich um Genregionen, wo die von Vater und Mutter geerbten Kopien identisch sind. Dies geschieht, wenn die Kopien von einem gemeinsamen Vorfahren abstammen und führt dazu, dass bestimmte genetische Erkrankungen mit einer höheren Wahrscheinlichkeit auftreten.

HomozygosityMapper kann dabei helfen, diese Regionen aufzuspüren. Das Programm ist online frei verfügbar unter http://homozygositymapper.org/.

CNVInspector: Darstellung von Variationen in der Anzahl von Genkopien

Variationen in der Anzahl von Genkopien (Copy Number Variation, CNV) spielen eine große Rolle bei genetischen Erkrankungen. Es ist jedoch schwierig, schädliche Variationen von solchen zu unterscheiden, die natürlich auftreten und harmlos sind.

CNVInspector kann diese Variationen darstellen und vergleichen und so dazu beitragen, die klinische Relevanz von CNVs zu ergründen.

Das Programm ist online frei verfügbar unter www.cnvinspector.org/.

ePOSSUM: Darstellung von Änderungen in Transkriptionsfaktorbindestellen

Transkriptionsfaktorbindestellen (TFBS) sind wichtige regulatorische Elemente, die gewährleisten, dass Gene genau dann so aktiviert werden, wie sie benötigt werden. Genetische Veränderungen in diesen Regionen können schwere gesundheitliche Folgen haben. TFBS sind jedoch sehr variabel, sodass es schwierig ist, diese potenziell schädlichen Veränderungen aufzuspüren.

ePOSSUM ist ein einfach nutzbares Computerprogramm für die Darstellung von TFBS und Genveränderungen in TFBS. Es vergleicht verschiedene Quellen zur Darstellung von TFBS und ermöglicht so die Einschätzung der Relevanz von Genveränderungen.

Das Programm ist online frei verfügbar unter http://mutationtaster.charite.de/ePOSSUM/.