Molecular Diagnostics in Transfusion Medicine: In Capillary, on a Chip, in Silico, or in Flight?

Transfus Med Hemother. 2009;36(3):181-187. doi: 10.1159/000217719. Epub 2009 May 18.

Abstract

Serology, defined as antibody-based diagnostics, has been regarded as the diagnostic gold standard in transfusion medicine. Nowadays however the impact of molecular diagnostics in transfusion medicine is rapidly growing. Molecular diagnostics can improve tissue typing (HLA typing), increase safety of blood products (NAT testing of infectious diseases), and enable blood group typing in difficult situations (after transfusion of blood products or prenatal non-invasive RhD typing). Most of the molecular testing involves the determination of the presence of single nucleotide polymorphisms (SNPs). Antigens (e.g. blood group antigens) mostly result from single nucleotide differences in critical positions. However, most blood group systems cannot be determined by looking at a single SNP. To identify members of a blood group system a number of critical SNPs have to be taken into account. The platforms which are currently used to perform molecular diagnostics are mostly gel-based, requiring time-consuming multiple manual steps. To implement molecular methods in transfusion medicine in the future the development of higher-throughput SNP genotyping non-gel-based platforms which allow a rapid, cost-effective screening are essential. Because of its potential for automation, high throughput and cost effectiveness the special focus of this paper is a relative new technique: SNP genotyping by MALDI-TOF MS analysis.

Serologie, definiert als antikörperbasierte Diagnostik, wurde bisher in der Transfusionsmedizin als diagnostisches Goldstandard betrachtet. Heutzutage wächst aber der Einfluss der Molekulardiagnostik in der Transfusionsmedizin rapide. Molekulare Diagnostik kann die Gewebetypisierung (HLA-Typisierung) optimieren, die Sicherheit von Blutprodukten vergrößern (NAT-Test von infektiösen Krankheiten) und Blutgruppenbestimmungen in schwierigen Situationen (nach Transfusion von Blutprodukten oder pränatale Rhesus-Bestimmungen) erleichtern. Meistens basiert die Molekulare Diagnostik auf der Bestimmung der Anwesenheit von Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs). Antigene (z.B. Blutgruppen-Antigene) resultieren meistens aus der Anwesenheit von unterschiedlichen Nukleotiden an kritischen Positionen. Bei der molekularen Bestimmung der meisten Blutgruppensysteme sind jedoch mehrere SNPs relevant. Zur Identifizierung verschiedener Spezifitäten eines Blutgruppensystems muss man in der Regel mehrere kritische SNPs betrachten. Die Systeme, die zur Zeit für molekulare Diagnostik genutzt werden, sind meistens gelbasiert, dies erfordert zeitintensive manuelle Schritte. Um molekulare Methoden der Transfusionsmedizin in der Zukunft einzusetzen, benötigen wir die Entwicklung von Hochdurchsatz-Systemen, die nicht gelbasiert sind und eine schnelle kosteneffektive Analyse ermöglichen. Wegen seiner Möglichkeiten für Automation, Hochdurchsatz und Kosteneffizienz wird eine relativ neue Technik – SNP-Genotypisierung durch MALDI-TOF-MS-Analyse – in den Mittelpunkt dieses Artikels gestellt.