NIEUWE INZICHTEN IN DE GENETISCHE DIAGNOSTIEK VAN (NIER)AANDOENINGEN

Vergelijkbare documenten
Genetische testing méér dan een bloedafname

Klinische moleculaire genetica

Klinische moleculaire genetica

Implementatie LIMS binnen afdeling Genetica van het Radboudumc. Ermanno Bosgoed

Next Generation Sequencing voor moleculaire diagnostiek. Aniek O. de Graaf, PhD, EurClinChem Laboratory Hematology

Molecular Pathology for Pathologists. Pr P. Pauwels

Nieuwe genetische technieken in de medische praktijk

Next-generation Sequencing voor lipiden diagnostiek

Workshop Patiënten dag 18 mei 2019 Bewegingsstoornissen en erfelijkheid

Medical ethics & genomics Current legal framework and FAQ. Eline Bunnik Genomic Resequencing in Medical Diagnostics 24 September 2015

New sequencing technologies:

What to include in an array report?

Van gen tot genoom en daarbuiten: recente revoluties in genetisch onderzoek

Brochure ExomeScan. Whole Exome Sequencing. Achtergrond

Sectie Genoom Diagnostiek 12 laboratorium specialisten, 75 analisten >20,000 genetics tests Karyotypering SNP & Oligo Arrays FISH Sequentie analyse

Brochure ExomeScan. Whole Exome Sequencing. Achtergrond

Next Generation Sequencing: meer met minder

Detectie van chromosomale imbalances mbv Next Generation Sequencing (NGS)

Familiaire Hypercholesterolemie: een kijkje in de keuken van de DNA-diagnos=ek

Amyotrophic Lateral Sclerosis: risk factors in the genome and exposome

Infobrochure INFORMATIE OVER GENOOMONDERZOEK IN DE GENETICA

COIG Genoom & Genetica take home messages juni Clinical Genetics UMCG

Genes, Molecular Mechanisms and Risk Prediction for Abdominal Aortic Aneurysm

Center for Personalized Cancer Treatment: Implementatie van Next Generation sequencing in kankerdiagnostiek

Erfelijkheidsonderzoek anno Lizet van der Kolk klinisch geneticus

Nieuwe ontwikkelingen in de prenatale genetische diagnostiek bij buikwanddefecten en andere congenitale afwijkingen: Whole Exome Sequencing WES

Genetische testen. Professor Martina Cornel and Professor Heather Skirton Gen-Equip Project.

Hoe kijken we naar het DNA van een patiënt?

Cardiogenetica Sudden Cardiac Death. Amsterdam, 2016 Marieke Bronk Physician assistant i.o. Klinische Genetica

Postbus AE Den Haag tel fax

Vragen Genetica (Diederik de Bruijn) Omcirkel bij vraag 1 t/m 12 het juiste antwoord. Naam: Studentnummer:

Wie is er genetisch normaal? Centrum voor Menselijke Erfelijkheid

Counseling bij situs inversus

Themaweek dikke darmkanker

take home messages COIG Genoom& Genetica juni 2017 Clinical Genetics UMCG

Kanker en genetisch testen

Restrisico na laboratoriumtesten (tekst 2008, update in 2014)

Cover Page. The handle holds various files of this Leiden University dissertation

Hoe kan wetenschappelijk onderzoek versneld worden met de diagnosethesaurus? Jan Verschuuren. Symposium DHD 24 september 2015

HLA-B*27 diagnostiek: is sequentie analyse the way to go?

Genetica en erfelijkheid van Alport syndroom

Moleculaire revolutie in de pathologie: next generation sequencing

Next Generation Sequencing update genetische diagnostiek: wat is de opbrengst?

Naar High Throughput DNA data analyse

Cardiogenetische testing (probands) - Antwerp. Cardiomyopathy panel (n=51 genes) Arrhythmia panel (n=51 genes) Aneurysm panel (n=30 genes)

Snelle ontwikkelingen rond DNA en de gevolgen voor de screeningen

Genomische geneeskunde - waar staan we vandaag en waar gaan we naartoe

Patiënt informatie index

Genetische achtergronden van Epilepsie Plus

Een zeldzame genetische diagnose, en dan..?

Over de appel en de boom:

DNA knip techniek (CRISPR/Cas9) bij cystinose

Cover Page. The handle holds various files of this Leiden University dissertation.

Out of Africa: mtdna en Y chromosoom. Jean-Jacques Cassiman KuLeuven

Samenvatting. Chapter 7.2

W08: DNA aflezen gebruiken en delen: hoe ver ga jij? Roel Hermsen Hubrecht Instituut Kirsten Renkema UMC Utrecht

Mee-naar-huis-neem boodschappen dec. 2016

De rol van de pathologie en genetica bij de herkenning van Lynch syndroom

Casus: Van DNA mutaties naar behandeling: selectie voor geïndividualiseerde oncologische behandelingen. Marlies Langenberg Internist oncoloog

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

Ebola een harde wake-up call

Molecular aspects of HNPCC and identification of mutation carriers Niessen, Renee

Medische genetica samenvatting

SUMMARY Chapter Chapter chapter

Hartziekten door PLN mutatie Wat is de rol van de cardioloog

Erfelijke spastische paraparese

Translocatie Detectie Met Behulp Van Targeted Next Generation Sequencing In FFPE Weefsels. Tom van Wezel Pathologie LUMC

genpanels in de hematologie en oncologie

Coderingen in een HL7v3 RIM EPD. 7 Brachmanoth 2008, kwart over 3 lokale tijd Utrecht Ir. Yeb Havinga

Familiair Melanoom. Genetische predispositie melanoom: wanneer indicatie voor erfelijkheidsonderzoek en consequenties voor de behandeling en follow up

High through put automatisering in de Genetica. Ermanno Bosgoed

How to improve diagnostics in idiopathic cytopenia by using a targeted NGS gene panel. Yannick Wouters Promotor: Dr. Helena Devos

Onderzoek naar genetische screening van hielprikaandoeningen

Whole genome sequencing op direct materiaal voor virus detectie en typering. Janette Rahamat-Langendoen, arts-microbioloog

Themadag Specifieke diagnosen - ADPKD Nierpatiënten Vereniging Nederland

Moleculaire diagnostiek

NGS testen in de neuro-oncologie uitdagingen en (on)mogelijkheden

Voorbij het 1000$ Genoom van diagnostiek naar screening

De antwoorden op vragen 1 en 2, 3 en 4, en 5 t/m 8 graag op verschillende vellen schrijven. Vergeet ook niet op de 3 vellen je naam en studentnr.

Genetic Counseling en Kanker

Een nieuw. Erfo-Centrum. Leiden, 11 november 2009 Hans GCP Schikan, CEO Prosensa

HLA typeringen: nieuwe DNA technieken. Wendy T.N. Swelsen Afdeling Immunogenetica, HLA diagnostiek

Pharmacogenomics: een uitdaging voor de Moleculaire Diagnostiek in de Pathologie

State the art: Amyotrofische Laterale Sclerose. Leonard H. van den Berg UMC Utrecht ALS Centrum Nederland

Sessie: Onderzoek naar genetische screening van hielprikaandoeningen DNA technieken in de hielprikscreening Prof Ron A Wevers Radboudumc, Nijmegen

Functionele analyse van BRCAness in borst- en ovariumtumoren

Prenatale diagnostiek Klinische en ethische uitdagingen. Sandra Janssens

Algemene aspecten van erfelijkheid. Waarom is kennis over erfelijke aspecten van een ziekte belangrijk? Wanneer erfelijkheidsadvies/onderzoek?

Citation for published version (APA): Burzynski, G. M. (2006). Hirschsprung disease - genetics and development. s.n.

Chapter 10. Nederlandse samenvatting

22. Multipele Endocriene Neoplasie Type 2 (MEN2)

De waarde van DNA. Center for Molecular Medicine Hartwig Medical Foundation. UMC Utrecht Amsterdam

Usability evaluation of a guideline implementation systym for cardiac rehabilitation: Think aloud study

Nederlandse samenvatting

Resultaten Moleculaire Pathologie ronde Additionele moleculaire testen bij MLH1-negatieve tumoren met Lynch syndroom vraagstelling

NIPT Niet-Invasieve Prenatale Test: Technische en klinische aspecten

Het TCF20 syndroom. Kinderneurologie.eu.

List of Abbreviations

Kinderneurologie.eu. CAMTA1 syndroom.

Brochure MODYScan. De genetische test MODYScan detecteert specifiek de gebieden in het DNA waarin voorheen

Transcriptie:

NIEUWE INZICHTEN IN DE GENETISCHE DIAGNOSTIEK VAN (NIER)AANDOENINGEN Plaats en beperkingen van next generation sequencing Anniek Corveleyn - CME

Etiology of Genetic Disorders achondroplasia cystic fibrosis Rasopathy deafness LQTS intellectual disability 1 mutation 1 gene 10 genes 50 genes 75 genes >500 genes 1 disease 1 (single) mutation 1 disease 1 gene 1 disease few genes different diseases 1 (single) gene different diseases many genes

Classical molecular diagnostics Clinical investigation NMR scan Eye investigation Array-CGH COL4A3 Kidney biopsy COL4A5 COL4A4 nephropathy ACTN4 LMX1B LAMB2 Sanger sequencing Causal INF2 mutation INF2 CLCN5

Massive parallel sequencing Illumina Pacific Biosciences Oxford Nanopore

Massive parallel sequencing (MPS) Gene panel target => specific clinical diseases, limited genes Mendeliome target => exons of all genes for known (mono)genic diseases ~5000 Whole exome target => coding sequences of all genes (exons) ~20.000 Whole genome complete genome, coding (exons) and non-coding sequences (introns)

MPS workflow: targeted capture nephropathy genes : coding regions (exons)

NGS workflow: targeted capture Capture probes Patiënt DNA hybridisation washing steps

MPS workflow: targeted capture Captering DNA of selected genes Massive parallel sequencing millions of reads = short reads for selected genes

MPS workflow: targeted capture millions of reads = short reads for selected genes INF2 Mapping LMX1B COL4A3 Etc. UMOD

Limitations of targeted capture INF2 ATG TAA No single or multiple exon deletions No reads for part of exon: (fixed) GAP No reads for introns: GAP No reads for 3 UTR: GAP MLPA / array / better algorithms Sanger sequencing

Limitations SUMMARY Nephropathy - Limited to genes present in the panel/mendeliome No access to novel genes No re-analysis in targeted panels - Limited Clinicaltoexome exons = mendeliome and flanking intron regions No deep intronic variants No variants in promotor or UTR - GAPS WGS> sequencing on request / core genes - No quantitative CNV results MLPA / array in addition

WES versus WGS + - Mendeliome - WES - cheaper - interpretation - higher depth - enrichment steps - limited to coding regions - incomplete capture of target region - bias towards certain regions - short reads WGS - complete sequence (coding/non coding) - more uniform coverage of genome - longer reads > better determination of CNVs, rearrangements, - IT issues / storage - expensive - troughput - challenging data management and analysis

Strategy for genetic heterogeneous disorders Number of genes TAT Number of patients pooling COST coverage SNV and/or CNV Re-analysis research Single Trio

Etiology of Genetic disorders achondroplasia cystic fibrosis Rasopathy deafness LQTS intellectual disability 1 mutation 1 gene 10 genes 50 genes 75 genes >500 genes one or a few genes (1-5) panel of genes (5-100) > 100 genes PCR + Sanger sequencing Lightcycler, fragment analysis, amplicon based NGS, targeted capture - gene panels amplicon based NGS, mendeliome, mendeliome (exome) Remgeld voor de patiënt = 8,68 Euro

Strategy for genetic heterogeneous disorders cardiogenetics capture oncogenetics Amplicon based nephrogenetics immunogenetics thrombogenetics neurogenetics Others: metabolic, MCA, developmental Others: disorders metabolic, MCA, developmental disorders targeted panels mendeliome ( exome / WGS ) AD AR Single Case - Large gene Single Case - Gene panel Trio - Gene panel Trio - De Novo/AR De novo X- linked

Strategy for genetic heterogeneous disorders cardiogenetics capture oncogenetics Amplicon based nephrogenetics immunogenetics thrombogenetics neurogenetics metabolic, MCA, developmental Others: disorders metabolic, MCA, developmental disorders targeted panels mendeliome ( exome / WGS ) Ease of interpretation Number of genes / variants Targeted panel Mendeliome WES WGS

Strategy for genetic heterogeneous disorders Diagnosis Technology Sequencer Number of genes Number of patients Cardiogenetics Targeted capture Hiseq 2500 92 24/month CDG Targeted capture Hiseq 2500 79 8/months Rasopathy Haloplex Miseq 13 11-22/month Hypercholesterolemia Agilent Miseq 4 120/month Nephrogenetics PID Neurogenetics MCA- ID Mendeliome Hiseq 2500 >6200 96/month

Workflow in the laboratory Extraction facility Laboratory wet work Molecular Diagnostics Registration blood sample NGS gene panel DNA extraction NGS wet work Preparation for sequencing - Library preparation - Capture en amplification ± 2µg DNA HiSeq 2500 Bio-informatics Variant Calling File (VCF) + Manuel Classification Discussion with our clinical geneticists and medical experts Lab geneticist Collection of 24-48 Samples / batch 1. quality control: % CS1 calls 2. Sample tracking: SNP check 3. Excel file with gaps Medical specialist Protocol Clinical geneticist QC - VALIDATION - SOPs

NIEUWE INZICHTEN IN DE GENETISCHE DIAGNOSTIEK VAN (NIER)AANDOENINGEN Variantinterpretatie: in silico, in vivo en in vitro Koenraad Devriendt CME, Leuven

Next generation sequencing : van variant detectie naar variant interpretatie

Juist Fout

DNA sequentie patient normale DNA sequentie ATTGTACGTGATGACCAGTGGAAT ACCGTAAGGTAAAGTACCGTGTAC TTGGTTGGAACGTAGACTGAATGC CAACCCTGGTATTGGTGTCCCGTG TACAAGGTTAGTAATGTACCATTG TTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGC GTAACACACTGACTGACCATCCTG GTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTC GTGACGTAACCTATATGACACACG TCAGTACGGTCAGTACACACATGC TGTGGTGCAGTACAGATACAGTAC AGATTAGCAGAAATGCAGATTTAG TTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGC GTAACACACTGACTGACCATCCTG GTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTC GTGACGTAACGTATATGACACACG TCAGTACGGTCAGTACACACATGC TTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGC GTAACACACTGACTGACCATCCTG GTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTC GTGACGTAACGTATATGACACACG TCAGTACGGTCAGTACACACATGC TTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGC GTAACACACTGACTGACCATCCTG ATTGTACGTGATGACCAGTGGAAT ACCGTAAGGTAAAGTACCGTGTAC TTGGTTGGAACGTAGACTGAATGC CAACCCTGGTATTGGTGTCCCGTG TACAAGGTTAGTAATGTACCATTG TTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGC GTAACACACTGACTGACCATCCTG GTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTC GTGACGTAACTTATATGACACACG TCAGTACGGTCAGTACACACATGC TGTGGTGCAGTACAGATACAGTAC AGATTAGCAGAAATGCAGATTTAG TTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGC GTAACACACTGACTGACCATCCTG GTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTC GTGACGTAACGTATATGACACACG TCAGTACGGTCAGTACACACATGC TTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGC GTAACACACTGACTGACCATCCTG GTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTC GTGACGTAACGTATATGACACACG TCAGTACGGTCAGTACACACATGC TTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGC GTAACACACTGACTGACCATCCTG FOUT? JUIST

genetische verschillen? 3 miljard nucleotiden hoofdstukken (CNV s): 150 verschillen letters (SNV s): +/- 3 miljoen (1/1000) A A T G A T C T A T C G G T A G C T gen 1 gen 2 gen 3 gen 1 gen 2 gen 3 gen 1 gen 2 gen 3 A A T G A T C T C T C G G T A G C T 30.000 à 60.000 in exons 400 potentieel pathogene varianten 2-5 ziekte-veroorzakende mutaties

Wanneer is een variant de pathogene mutatie? dé normale DNA sequentie bestaat niet REFERENTIE sequentie Hoe het koren van het kaf scheiden?

classificatie en interpretatie van genetische varianten In silico In vivo In vitro pathogeen?? benign + verklaart de variant het fenotype?

Genetische Variatie classificatie in 5 klasses CLASS Pathogenic 5 ACMG Likely pathogenic VOUS Likely benign 4 3 2 Benign 1

In silico DATABANKEN * Normale varianten : variant is te frequent aanwezig in de normale populatie Africa 13,539 Europa 7,215 - elk nieuw gesequeneerd genoom: gemiddeld 8,579 nieuwe varianten - elk genoom : gemiddeld 700.000 bp afwezig in het referentie genoom Telenti et al. PNAS, 2016;113:11901 11906

In silico DATABANKEN * Gekende pathogene mutaties : beschreven bij personen met de aandoening

In silico PREDICTIETOOLS Lading aminozuur Bewaring aminozuur Eiwit domeinstructuur Effect op splicing proteine interacties?

In silico PREDICTIETOOLS 14819 missense varianten in CLINVAR BENIGN n = 7346 PATHOGEEN n = 7473 CORRECTE CONCORDANTIE? 18/18 3/3 tools freq. tools* 5,2% 46,2% 39,2% 84,9% VALSE CONCORDANTIE? 18/18 3/3 tools freq. tools* 0,8% 18,2% 0,003% 2,1% *3 frequente gebruikte tools : Polyphen, SIFT,CADD Ghosh et al., Genome Biology, 2017

Beperken van aantal varianten te classificeren? Gouden regel : Zo veel mogelijk klinische gegevens nefrologische diagnose prioritisering van welke genen geanalyseerd worden welk subpanel? zo minder vals positieve resultaten

Genomic Variation filtering gene panels 304 genen > verschillende nefropathieën 14 subpanels gedefinieerd, prioritisering welke genen voor analyse geen incidental findings Proteinurie Congenital Anomalies of the Kidney and Urinary Tract (CAKUT) Nefronofthise Renale cysten en ciliopathieën, incl. Bardet-Biedl en nefronofthise (excl. PKD1 en PKD2) Renale Cysten op volwassen leeftijd en autosomaal dominante tubulointerstitiële nierziekte (ADTKD) (excl. PKD1, PKD2, VHL, TSC1, TSC2 en MUC1) Jong Nierfalen, CKD-Y Ziekte van Dent Elektrolytenstoornis - Renaal Fanconi syndroom Hyperuricemie - uricosurie Nefrocalcinosis - Nefrolithiasis Renale fosfaat handling Renale Tubulaire Acidose Renale tubulaire dysgenesie Renale amyloïdosis

Familie onderzoek en variant interpretatie genotype-fenotype correlaties in de familie

Klasse 3 variant variant of unknown significance

WT/WT WT/WT In vivo WT/WT MT/WT WT/WT WT = wild-type = normaal MT = mutant de novo mutatie in een gen gelinkt aan de aandoening bij sporadische patiënt (dwz familiaal negatief) +/- zeker pathogeen Maar de novo SNPs : * exoom : 1 à 2 * genoom : +/- 60

In vivo * MT/WT WT/WT WT = wild-type = normaal MT = mutant 50% 50% * MT/WT enkel nuttig in grote families met meerdere aangedane personen Segregeert met de ziekte in de familie MAAR : elke variant heeft 50% kans om overgeërfd te worden van de aangedane ouder door toeval

MT/WT WT/WT In vivo MT/WT WT/WT WT = wild-type = normaal MT = mutant MT/WT MT/WT Segregeert niet (volledig) met de aandoening in de familie maar: - verminderde penetrantie - late onset

MT/WT WT/WT MT/WT MT/WT WT/WT In vivo WT = wild-type = normaal MT = mutant > segregeert niet met de ziekte in de familie NIET de pathogene mutatie ER MOET EEN ANDERE MUTATIE ZIJN VERMOEDELIJK IN EEN ANDER GEN

GOUDEN REGEL Variant analyse is gemakkelijker als er klinische en genetische informatie is van de familie REEDS VOOR DE DNA TEST! welk overervingsmechanisme? parallele analyse van meerdere aangedane familieleden vergelijking maakt analyse véél gemakkelijker GOUDEN REGEL Segregatie analyse is zinloos indien géén goede klinische gegevens ZILVEREN REGEL Segregatie analyse : vaak veel moeite voor niets

In vitro MEESTAL RESEARCH!

SYNTHESE VAN CLASSIFICATIE? In silico In vivo In vitro

nefroloog Expertise team Tijd: veel hersenen-werk laboratorium geneticus patient klinisch geneticus

I have a dream. artificial intelligence genoom sequentie en fenotype informatie variant classificatie

Genetisch rapport CLASS ACMG Pathogenic Likely pathogenic VOUS Likely benign 5 4 3 2 in het laboratorium rapport, actionable naar clinicus Benign 1 NIET gerapporteerd

Genetisch rapport CLASS Pathogenic 5 N variants > curation ~ ACMG Likely pathogenic VOUS Likely benign Benign 4 3 2 1 Meestal NIET gerapporteerd unclassified variants Soms toch RESEARCH SEGREGATION Class 5: pathogeen > 99% Class 4: waarschijnlijk pathogeen 95 tot 99% Class 3: unclassified variant 5-94.9% Class 2: waarschijnlijk niet pathogeen 1-0.49% Class 1: geen functionele effecten <1% probabiliteit

Gouden regel : Genetische diagnostiek Nog steeds tijdrovend en arbeidsintensief