Erfelijkheid: nieuwe DNA testen en dilemma s die daarbij horen NVN Nederlandse Nierdag 4 oktober 2014

Transcriptie

1 Erfelijkheid: nieuwe DNA testen en dilemma s die daarbij horen NVN Nederlandse Nierdag 4 oktober 2014 Nine Knoers Afdeling Medische Genetica

2 Overzicht presentatie Algemene principes genetica Belang van erfelijkheidsonderzoek bij nierziekten Nieuwe genetische testen: mogelijkheden en dilemma s

3 Zo simpel is het niet...

4 Erfelijke eigenschappen opgeslagen in iedere lichaamscel Organisme/lichaam Orgaan Cel

5

6 Mens heeft 46 chromosomen in iedere cel (23 paren) Op deze chromosomen liggen ca genen Gen = stuk van DNA dat code bevat voor eigenschap

7 * DNA RNA * eiwit * X

8 Erfelijkheid algemeen

9 Erfelijkheid algemeen Ieder mens draagt zijn erfelijk materiaal in 2-voud bij zich Erfelijke aanleg wordt via chromosomen overgedragen aan kinderen De ene helft komt van moeder en de andere helft van vader

10 Verschillende overervingsvormen voor erfelijke ziekten Autosomaal dominant Autosomaal recessief Geslachts-gebonden (X-gebonden)

11 Autosomaal Dominante overerving Niet aan geslacht gebonden: zowel mannen als vrouwen kunnen de ziekte krijgen Iemand die eenmaal de erfelijke aanleg voor de ziekte heeft (op één van beide chromosomen van een paar) krijgt de ziekte Ieder kind van persoon met erfelijke aanleg voor de ziekte heeft 50% kans om deze aanleg te krijgen

12 Autosomaal dominante overerving = aangedaan = chromosoom met gen-mutatie

13 Autosomaal dominante nierziekten Dominante polycysteuze nierziekte Nagel-Patella syndroom Liddle syndroom Branchio-oto-renaal syndroom Tubereuze sclerose

14 Autosomaal recessieve overerving Niet aan geslacht gebonden: zowel mannen als vrouwen kunnen de ziekte krijgen Erfelijke aanleg voor ziekte (ziektegen) ondergeschikt (recessief) aan normale aanleg Iemand die éénmaal ziektegen heeft en éénmaal normale gen is drager van de ziekte en niet ziek Iemand die tweemaal ziekteaanleg heeft krijgt de ziekte Kind kan alleen ziekte krijgen wanneer hij/zij erfelijke aanleg daarvoor van zowel vader als moeder heeft gekregen.

15 Autosomaal recessieve overerving = drager = aangedaan

16 Autosomaal recessieve nierziekten Nefrotisch syndroom Bartter syndroom Gitelman syndroom Pseudohypoaldosteronisme Nefronoftise e.v.a. Cystinose Recessieve polycysteuze nierziekte Bron : Gahl et al., NEJM 2002

17 Geslachtsgebonden overerving Ziekteaanleg ligt op één van geslachtschromosomen (Xchromosoom) Wel aan het geslacht gebonden: mannen met ziekteaanleg krijgen ziekte Vrouwen met ziekteaanleg zijn draagster voor ziekte en hebben over algemeen (maar niet altijd) geen of slechts milde verschijnselen Draagster heeft 50% kans om ziekteaanleg door te geven

18 Geslachtsgebonden overerving = drager XY XX XY = aangedaan XX XY XX XY

19 Geslachtsgebonden nierziekten Alport syndroom Ziekte van Dent Ziekte van Fabry Syndroom van Löwe e.v.a. Nefrogene diabetes insipidus Somlo & Mundel, 2000 Perry et al., 1967

20 Dragerschap erfelijke ziekten: autosomaal recessief Wij zijn allemaal drager van 1-2 recessieve ziekten Dragers zijn niet ziek Kans dat je als partners drager bent voor zelfde ziekte is relatief laag, tenzij: Je familie van elkaar bent Het gaat om veel voorkomende ziekte Dragerschap wordt veelal pas duidelijk wanneer je aangedaan kind hebt Preconceptionele screening dragerschap is in Nederland nog niet geregeld

21 Dragerschap erfelijke ziekten: geslachts (X-) gebonden Draagsters van X-gebonden aandoeningen zijn over algemeen minder of helemaal niet aangedaan Draagsterschap wordt meestal pas duidelijk wanneer er een zoon is met de ziekte of wanneer er andere jongens in familie zijn met de ziekte en vrouwen genetisch onderzocht worden

22 Overzicht presentatie Algemene principes genetica Belang van erfelijkheidsonderzoek bij nierziekten Nieuwe genetische testen: mogelijkheden en dilemma s

23 Dokter, is het erfelijk?

24 Erfelijkheidsonderzoek is belangrijk omdat... het kan helpen bij de diagnostiek van ziekte wij dragers van ziekten kunnen opsporen wij patiënt/familieleden erfelijkheidsadvies kunnen geven patiënt/familie op basis daarvan bepaalde keuzes kan maken Via onderzoek van betrokken genen (nieuwe) ideeën kunnen ontstaan over behandeling van ziekte

25 Erfelijkheidsadvies = counseling Bespreken uitslagen aanvullend onderzoek Bespreken herhalingsrisico Hulp bieden om met geboden informatie om te kunnen gaan en gedragslijn te kiezen

26 Counseling: reproductieve keuzes Risico nemen Afzien van verdere eigen kinderen Adoptie/Pleegkinderen Eicel-, zaadceldonatie Prenatale diagnostiek Preïmplantatie genetische diagnostiek en alleen niet aangedane embryo s terugplaatsen

27 Prenatale diagnostiek: onderzoek tijdens zwangerschap Verhoogd risico op een met DNA-onderzoek aantoonbare ernstige erfelijke aandoening Vlokkentest: ~ 11e week zwangerschap Vlokken bevatten DNA van foetus dat in laboratorium kan worden onderzocht Uitslag uiterlijk 2 weken

28 Preïmplantatie Genetische Diagnostiek (PGD) In combinatie met IVF Indicaties: ernstige met DNA-onderzoek aantoonbare erfelijke aandoeningen Alleen in Maastricht Transport PGD: UMCU, UMCG, AMC

29 Biopsie op dag 3

30 Preïmplantatie Genetische Diagnostiek (PGD) Voordeel: Vanaf begin van zwangerschap duidelijk dat foetus niet is aangedaan Nadeel: aantal geslaagde zwangerschappen laag Voor erfelijke nierziekten: dominante en recessieve polycysteuze nierziekten, congenitaal nefrotisch syndroom, Alport syndroom, ziekte van Fabry

31 Overzicht presentatie Algemene principes genetica Belang van erfelijkheidsonderzoek bij nierziekten Nieuwe genetische testen: mogelijkheden en dilemma s

32 Behoefte betere, snelle, niet-invasieve, goedkopere techniek in diagnostiek Mutatie in DNA? OF Verkeerd aantal chromosomen? Ø Geen diagnostische test voor vele monogene aandoeningen Ø Geen diagnostische test voor de meest complexe aandoeningen

33 Nieuwe mogelijkheden DNA onderzoek/ diagnostiek miljard dollar

34 Next Generation Sequencing (NGS)technologie: genomen heel snel lezen DNA? Alle DNA varianten Interpretatie complex: veel puzzelwerk Supercomputers en Bioinformatische expertise!

35 De eerste volledige genomen James Watson Craig Venter PloS Biology 2007 Marjolein Kriek Nature 2008 Nature 2008 Nature 2008

36 Op zoek naar speld in een hooiberg Humane genoom bestaat uit ~3 miljard nucleotiden Mutatie op één positie kan al tot ernstige ziekte leiden Hoe vinden we ziekteveroorzakende mutatie en onderscheiden we die van onschuldige varianten?

37 Verminderen complexiteit NGS Verrijking voor deel genoom voorafgaand aan sequencing Voordelen: Slechts deel van genoom hoeft te worden gesequenced Hogere sequentiedekking

38 Verminderen complexiteit NGS Ø Volledige exoom: coderende delen van alle genen Ø Deel van genoom dat we het beste begrijpen Ø Waar we mutaties voor monogeen erfelijke ziekten verwachten Ø 1/6 van kosten, 1/15 van hoeveelheid data i.v.m. volledige genoomananalyse Ø Specifieke set genen in context van ziekte van patiënt (bij zgn.heterogene ziekten, zoals nefrotisch syndoom, nefronoftise)

39 Volledige exoom sequencing: alle EXonen van het genoom exonen, 1-2% van volledige genoom Hybridize genomic DNA to a sequence capture array Amplify enriched exome DNA Elute hybridized DNA from the array slide (thus only containing the exome)

40 Uitdaging Interpretatie DNA varianten: hoe vind ik de oorzakelijke mutatie? Sequentie-analyse genen! varianten "! 1 oorzakelijke mutatie

41 Stapsgewijs filteren data Biesecker et al., Nature Genet 2010

42 Informatie over gewone variatie essentieel NCBI dbsnp Exomes HapMap db 1000 Genomes project Genoom van Nederland In house databases E. Pennisi, Science 2010

43 Veel oorzaken genetische aandoeningen gevonden met exoom sequencing

44 Exoom sequencing: Ontbrekende genen vinden bij heterogene ziekten Nefronoftise Groep van erfelijke cysteuze nierziekten Zeldzaam ( ~1 in ) Maar: meest voorkomende genetische oorzaak van nierfalen in kinderen/jong volwassenen Eindstadium nierfalen: meestal vroege tienerjaren Stafrace & Khan 2010 Pediatr Radiol 2010 Hildebrandt et al., JASN 2007, 2009

45 Exoom sequencing: Nephronophthisis Ontbrekende Usher syndroom (NPHP) genen vinden bij heterogene ziekten Nefronoftise CEP164, ZNF423, Chaki et al., Cell 2012 SLC41A1, Hurd et al., JASN 2013 IFT172, Halbritter et al., AJHG 2013 WDR34, Schmidt et al., AJHG Aangepast naar Halbritter J. et al. 2013

46 Klinisch nut exoom sequencing Diagnose stellen: einde diagnostische odyssee Brengt rust patient/familie Voorkomt verdere (dure) onderzoeken Exoom eerst; geen noodzaak nierbiopsie? Voorspellende waarde: Effectiviteit plasmaferese in ahus Reactie immunosuppressieve behandeling & risico terugkeer ziekte na transplantatie bij bepaalde vormen nefrotisch syndroom...

47 Klinisch nut exoom sequencing Basis voor genetische counseling en preventieve maatregelen Voordelen testen dragerschap (AR ziekten) Preconceptioneel: reproductieve keuzes Toename screeningsmogelijkheden Prenataal (niet-invasieve prenatale diagnostiek?) Neonataal

48 Maar Biologisch probleem: bewijs dat mutatie ook echt oorzaak is Ethische problemen: bij-vangst, niet alleen de mutaties worden opgespoord voor de ziekte waar je naar zoekt maar ook andere (mogelijk schadelijke) mutaties Juridische problemen: Wie is eigenaar gegevens, hoe slaan we gegevens op, wie mag gegevens inzien?

49 De volgende stap: Volledige Genoom Sequencing en Personal Genomics Prof dr Edwin Cuppen Humane Genetica, UMC Utrecht Hubrecht Institute Alle 3 miljard nucleotiden gesequenced in één experiment Een genenpaspoort Wat is dat eigenlijk? Enorme hoeveelheid data: uitdaging m.n. in interpretatie Ethische dilemma s gelden des te meer Verwachting is dat dit binnen enkele jaren alle andere methoden van sequencing in onderzoek & diagnostiek zal vervangen