NIPT Niet Invasieve Prenatale Test: Technische en klinische aspecten

Transcriptie

1 NIPT Niet Invasieve Prenatale Test: Technische en klinische aspecten Nathalie BRISON, PhD Hilde VAN ESCH, MD, PhD Centrum voor Menselijke Erfelijkheid Leuven, België Leuven, 10 maart NIPT: alternatief voor combinatietest, mits goede Basisprincipe echografische van opvolging NIPT celvrij DNA cell free DNA (cf DNA) = 5 20% foetaal % materneel Onze dataset: foetale fractie (ff) >4% in 97% van de stalen gemiddelde foetale fractie: ~9,2% Oorsprong: apoptotische trofoblastcellen (placenta) Cave: confined placentair mosaïcisme (CPM) 2 1

2 NIPT in UZ Leuven Genetische Counseling Bloedafname Streck tubes Plasma isolatie Risicobepaling Gevalideerd en geaccrediteerd: november 2013 Celvrij DNA extractie moeder + foetus Bioinformatics Data analysis (Bayindir et al., 2015) Hiseq 2500 Sequencing Pool 23 stalen >7 million reads Library preparation 3 NIPT: alternatief voor combinatietest, mits goede NIPT echografische analyse opvolging Ruwe data Genomic Representation Data processing 4 2

3 Data analyse d.m.v. statistische Z score Z score: normaal of abnormaal resultaat hoe normaal is dit chromosoom van de patiënt t.o.v. normale referentiechromosomen Gemiddelde Patiënt Normale populatie Abnormaal Normaal Abnormaal Chr Normaal Normaal 5 NIPT genoom wijd profiel per patiënt 6 3

4 Data analyse: nieuwe parameters Analyseparameters per chromosoom: Z score: vergelijkt een bepaald chromosoom van de patiënt met de normale populatie De Z score per chromosoom houdt geen rekening met: de kwaliteit van het staal de variatie van de verschillende chromosomen de variatie binnen 1 bepaald chromosoom Nieuwe parameters noodzakelijk Reductie van # vals positieve/negatieve resultaten Onze in huis ontwikkelde pipeline wordt binnenkort door Agilent op de markt gebracht: OneSight 7 Staal GC (SD = 0,58) Staal GC (SD = 3,71) 4

5 Stalen met lage kwaliteit => nieuw staal testen 1,5% 1% 1,1% 12,00 10,00 8,00 97,5% Good Goede quality kwaliteit (QC<1.5) Genome wide SD 6,00 4,00 Intermediate Intermediaire quality kwaliteit (1,5<QC<2) Bad Slechte quality kwaliteit (QC>2) 2,00 0, Nieuw staal testen lost het kwaliteitsprobleem meestal op (technische oorzaak) 14 Reproduceerbaar afwijkend NIPT profiel na testen onafhankelijk staal 14 weken SD = 3,11 16 weken SD = 3,72 5

6 Reproduceerbaar afwijkend NIPT profiel na testen onafhankelijk staal 14 weken SD = 3,11 16 weken SD = 3,72 Maternele kanker Whole body MRI 12,00 10,45 high grade serous ovarian cancer Genome wide SD 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 3,72 3,09 3,11 2,49 Nodular sclerosing classical Hodgkin lymphoma (NSHL) Follicular lymphoma (FL) grade IIIa * 2,39 High grade serous ovarium carcinoma (*miscarriage) 8,27 Multiple myeloma 2,82 2,96 Myelodysplastic syndrome (MDS) SD sample 1 SD sample 2 2,73 1,98 No cancer diagnosis so far Genome wide NIPT profile Before treatment After 1 st course of treatment 17 6

7 Data analyse: nieuwe parameters Analyse parameters per chromosoom: 1. Z score: hoe normaal is dit chromosoom van de patiënt t.o.v. de normale populatie De Z score per chromosoom houdt geen rekening met: de kwaliteit van het staal de variatie van de verschillende chromosomen de variatie binnen 1 bepaald chromosoom 2. Kwaliteit van het staal 3. Variatie van de verschillende chromosomen hoe normaal is dit chromosoom van de patiënt t.o.v. andere chromosomen van dezelfde patiënt Variatie binnen 1 bepaald chromosoom 13 Extra parameter voor variatie binnen 1 bepaald chromosoom Chromosomale afwijking (vb. trisomie 21) Sub chromosomale afwijking (vb. maternele CNV) Vals positieve monosomie 22 m.b.v. traditionele analyse Door tellen van chromosoomstukjes wordt dit gecorrigeerd 12 7

8 Toepassing genoomwijde NIPT analyse in diagnostisch labo binnen een genetisch centrum 15 Diagnostische ervaring: ~10,000 stalen Reden van aanvraag Combined Combinatietest: risk (>1/300) risico >1/300 Familiale history voorgeschiedenis Maternal Materneleage leeftijd (>36 (>36 years jaar) old) Personal Ongerustheid request 54% 16% 2% 28% Aneuploidy Type Total Number Risk Group Follow up Invasive Testing Observed High Risk Low Risk Confirmed Not Confirmed No Follow up Trisomy a 1 (AF) 22 Trisomy b 1 (AF) 7 Trisomy c 3 a 1 staal: 5 6% mozaïek trisomie 21 in amniosvocht. Biopsie van de placenta toont 55% mozaïek trisomie 21. b 1 staal normaal in amniosvocht en 77% mozaïek trisomie 18 in chorionvlokken (placenta). c 70% mozaïek trisomie 13 in chorionvlokken (placenta). Geen vals negatieve resultaten gemeld op > 8800 geboortes 16 8

9 Genoomwijde analyse laat, naast de detectie van trisomie 21, 18 en 13, ook detectie van andere chromosoomafwijkingen toe 17 Detectie van andere foetale aneuploïdieën Niet gerapporteerd Geen follow up Niet bevestigd (amniosvocht) Bevestigd (CVS/placenta) Bevestigd (amniosvocht) Beperking van NIPT: Confined Placentair Mozaïcisme (CPM): biologisch vals positieven MAAR: CPM stelt ook een risico voor UPD of IUGR door het abnormaal placentair karyotype 18 9

10 Confined placentair mosaïcisme PLACENTA (Vlokkentest) (NIPT) FOETUS (Vruchtwaterpunctie) Celvrij DNA 22 Casus 1 NIPT aanvraag 20 10

11 Casus 1 XX, Geen T21 Geen T18 Geen T13 ff = 10,5% 21 Casus 1 NIPT dirfish (Amnios) ARRAY (Amnios) Zéér laaggradige foetale mozaïek T16 (7% vd cellen) => Goede echografische opvolging aangewezen 22 11

12 Casus 1 ARRAY (Placenta) Placenta opgevraagd bij geboorte: Array toont T16 in >75% van de cellen 23 Detectie van kleinere (segmentele) foetale afwijkingen 24 12

13 Casus 2 NIPT aanvraag 25 Casus 2 XX, Geen T21 Partiële T18 Geen T13 ff = 10,6% 26 13

14 Casus 2 NIPT NIPT wijst op partiële T18 bij vrouwelijke foetus (ff=10,6%) => Opvolgonderzoek via invasieve test aangewezen Isochromosoom 18 T banding (Extern) > extern bevestigd als zijnde merkerchromosoom via conventionele karyotypering > fibroblasten ontvangen na zwangerschapsonderbreking 27 Casus 2 NIPT FISH (fibroblasten) ARRAY (fibroblasten) 28 14

15 Foetale segmenteleafwijkingen * Ongebalanceerde translocatie + Bevestigd (amniosvocht) Niet bevestigd (amniosvocht)? Geen follow up 32 Incidentele bevindingen: Klinisch relevante materneleafwijkingen celvrij DNA cell free DNA (cf DNA) = 5 20% foetaal % materneel 30 15

16 Casus 3 NIPT op persoonlijke vraag van de patiënt XY Geen monosomie 21: 2x sequencen Geen T18 Geen T13 ff = 7,5% 34 Casus 3 NIPT ff=7,5% Personal request chromosome 3 chromosome X ARRAY (gdna uit WBC moeder) 3qter duplicatie (1,37Mb) Xqter deletie (25,22Mb) GB (bloed moeder) Invasieve test aangeraden want XY foetus! Array CGH normaal (amniocentese) Risico voor toekomstige zwangerschap! 35 16

17 Klinisch relevante materneleafwijkingen Maternal incidental finding Results array on maternal genomic DNA Reported to patient Mosaic deletion 13q (37Mb) Deletion 21q22.12 (712kb) Deletion Xq23q25 (8,7Mb) Unbalanced translocation t(3q;xq) Mosaic 13q deletion (15 20% of cells) Intragenic RUNX1 deletion Autosomal dominant familial platelet disorder with associated myeloid malignancy (FPDMM; MIM ) Several OMIM morbid genes associated with X linked intellectual disability Overlap with 3q29 duplication syndrome region + large Xqter deletion (25Mb) Yes Yes Yes Yes Maternal aneuploidies Susceptibility loci e.g. X0 and XXX e.g. 1q21.1 duplication, 16p13.3 duplication No No Brison et al., Genetics in Medicine, Submitted Improving pregnancy management Challenges for genetic counseling Development of national guidelines 36 Centre for Human Genetics ACKNOWLEDGEMENTS Clinical Cytogenetics lab: Joris Vermeesch * Kris Van den Bogaert Cindy Melotte Eftychia Dimitriadou Els Mattheuws Stefanie Belet Lara Fruyt Lut Polleunis Jeff Willen Natalie Sohier Anneleen Bogaerts Cytogenetics & Genome Research (KUL) Paul Brady Baran Bayindir Simon Ardui Genomics core facility Luc Dehaspe * Jeroen Van Houdt Céline Helsmoortel Koen Herten Sigrun Jackmaert Vanessa Brys Wim Meert Clinical Genetics Eric Legius Koen Devriendt Hilde Van Esch Thomy de Ravel Hilde Peeters Griet Van Buggenhout Annick Vogels National prenatal consortium More information: cme.nipt@uzleuven.be 17

18 35 Current clinical workflow UZ Leuven Nathalie BRISON Centre for Human Genetics, Leuven 45 18

19 NATIONAL GUIDELINES NEEDED No obligation to systematically search for other variants than those the test is primarily aimed for. ~ If found: national guidelines to be followed NOT REPORT REPORT Susceptibility CNV FETAL CNV - Large - Technically valid - Expected to occur de novo - Severe impact on fetus Carriership AR disorder INCIDENTAL FINDINGS MATERNAL CNV - Technically valid - Clinical utility for mother s health: highly penetrant late onset disorder with therapeutic options - Clinical utility for fetal health when transmitted: now/future pregnancy clearly predictable, highly penetrant phenotype ~known, severe X-linked disease (incl. recessive disease and fetus) ~known microdeletion syndrome (phenotype mother? List of dels to report?) 19