Klinische genetica in de dagelijkse praktijk en therapie

Genetische testing
méér dan een bloedafname
Koen Devriendt
Centrum Menselijke Erfelijkheid Leuven
[email protected]
Enorme toename in kennis van genen voor genetische ziekten
én mogelijkheid tot genetische testing
Genetische aandoeningen
laboratoria
klassieke genetische diagnostiek = SEQUENTIEEL
Familiale
hypertrofe
cardiomyopathie
echografie
NMR scan
…
MYBPC3
myocardbiopsieTNNI3
TPMI
Oorzaak = mutatie!
CSRP3 - gen
MYL3
CSRP3
MYH7
TNNT2
ACTN2
ACTC1
Sinds paar jaar : nieuwe genetische diagnostiek = PARALLEL
bloed
ATTGTACGTGATGACCAGTGGAAT
ACCGTAAGGTAAAGTACCGTGTAC
TTGGTTGGAACGTAGACTGAATGC
CAACCCTGGTATTGGTGTCCCGTG
TACAAGGTTAGTAATGTACCATTGA
TTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGC
GTAACACACTGACTGACCATCCTG
GTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTC
GTGACGTAACGTATATGACACACG
TCAGTACGGTCAGTACACACATGC
TGTGGTGCAGTACAGATACAGTAC
AGATTAGCAGAAATGCAGATTTAGT
DNA
Massief Parallel
Sequencing
= Next Generation
Sequencing
DNA
sequentie
Gen panels :
target = specifieke klinische aandoeningen
cardiomyopathies, nephropathies, cardiopathies
ritmestoornissen, epilepsie, doofheid,…
Mendelioom :
target = exonen (= coderende delen) van genen
voor alle gekende (mono)gene aandoeningen
Whole exoom :
target = exonen van alle genen
Whole genoom :
Volledig genoom
Cardiomyopathieën
43 genen
oranje = genen vroeger onderzocht
méér genen = méér diagnoses?
60 CMP patiënten duidelijk fenotype
zonder mutatie in eerdere tests
=> 14 toch genetische diagnose (+ 23%)
* 52 HCM -> 11
* 8 DCM -> 2
Robyns et al. submitted
De nieuwe geneticus
?
exit
genetische varianten:
verschuiving van
detectie naar interpretatie
DNA sequentie patient
ATTGTACGTGATGACCAGTGGAAT
ACCGTAAGGTAAAGTACCGTGTAC
TTGGTTGGAACGTAGACTGAATGC
CAACCCTGGTATTGGTGTCCCGTG
TACAAGGTTAGTAATGTACCATTG
TTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGC
GTAACACACTGACTGACCATCCTG
GTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTC
GTGACGTAACCTATATGACACACG
TCAGTACGGTCAGTACACACATGC
TGTGGTGCAGTACAGATACAGTAC
AGATTAGCAGAAATGCAGATTTAG
TTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGC
GTAACACACTGACTGACCATCCTG
GTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTC
GTGACGTAACGTATATGACACACG
TCAGTACGGTCAGTACACACATGC
TTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGC
GTAACACACTGACTGACCATCCTG
GTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTC
GTGACGTAACGTATATGACACACG
TCAGTACGGTCAGTACACACATGC
TTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGC
GTAACACACTGACTGACCATCCTG
GTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTC
GTGACGTAACGTATATGACACACG
TCAGTACGGTCAGTACACACATGC
normale DNA sequentie
ATTGTACGTGATGACCAGTGGAAT
ACCGTAAGGTAAAGTACCGTGTAC
TTGGTTGGAACGTAGACTGAATGC
CAACCCTGGTATTGGTGTCCCGTG
TACAAGGTTAGTAATGTACCATTG
TTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGC
GTAACACACTGACTGACCATCCTG
GTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTC
GTGACGTAACTTATATGACACACG
TCAGTACGGTCAGTACACACATGC
TGTGGTGCAGTACAGATACAGTAC
AGATTAGCAGAAATGCAGATTTAG
TTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGC
GTAACACACTGACTGACCATCCTG
GTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTC
GTGACGTAACGTATATGACACACG
TCAGTACGGTCAGTACACACATGC
TTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGC
GTAACACACTGACTGACCATCCTG
GTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTC
GTGACGTAACGTATATGACACACG
TCAGTACGGTCAGTACACACATGC
TTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGC
GTAACACACTGACTGACCATCCTG
GTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTC
GTGACGTAACGTATATGACACACG
TCAGTACGGTCAGTACACACATGC
genetische
verschillen ?
bladzijden (CNV’s):
150 verschillen
gen 1
gen 2
gen 3
gen 1
gen 2
gen 3
gen 1
gen 2
gen 3
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
A
A
T
G
A
T
C
T
C
T C
G
G
T
A
G
C
T
veel varianten zijn uniek
maar daarom niet ziek-makend!
DNA sequentie patient
ATTGTACGTGATGACCAGTGGAAT
ACCGTAAGGTAAAGTACCGTGTAC
TTGGTTGGAACGTAGACTGAATGC
CAACCCTGGTATTGGTGTCCCGTG
TACAAGGTTAGTAATGTACCATTG
TTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGC
GTAACACACTGACTGACCATCCTG
GTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTC
GTGACGTAACCTATATGACACACG
TCAGTACGGTCAGTACACACATGC
TGTGGTGCAGTACAGATACAGTAC
AGATTAGCAGAAATGCAGATTTAG
TTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGC
GTAACACACTGACTGACCATCCTG
GTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTC
GTGACGTAACGTATATGACACACG
TCAGTACGGTCAGTACACACATGC
TTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGC
GTAACACACTGACTGACCATCCTG
GTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTC
GTGACGTAACGTATATGACACACG
TCAGTACGGTCAGTACACACATGC
TTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGC
GTAACACACTGACTGACCATCCTG
GTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTC
GTGACGTAACGTATATGACACACG
TCAGTACGGTCAGTACACACATGC
normale DNA sequentie
ATTGTACGTGATGACCAGTGGAAT
ACCGTAAGGTAAAGTACCGTGTAC
TTGGTTGGAACGTAGACTGAATGC
CAACCCTGGTATTGGTGTCCCGTG
TACAAGGTTAGTAATGTACCATTG
TTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGC
GTAACACACTGACTGACCATCCTG
GTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTC
GTGACGTAACTTATATGACACACG
TCAGTACGGTCAGTACACACATGC
TGTGGTGCAGTACAGATACAGTAC
AGATTAGCAGAAATGCAGATTTAG
TTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGC
GTAACACACTGACTGACCATCCTG
GTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTC
GTGACGTAACGTATATGACACACG
TCAGTACGGTCAGTACACACATGC
TTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGC
GTAACACACTGACTGACCATCCTG
GTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTC
GTGACGTAACGTATATGACACACG
TCAGTACGGTCAGTACACACATGC
TTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGC
GTAACACACTGACTGACCATCCTG
GTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTC
GTGACGTAACGTATATGACACACG
TCAGTACGGTCAGTACACACATGC
aantal zeldzame niet-synonieme single
nucleotide varianten
CONTROLS
10%
HCM CASES 40%
SIGNAL
Lopes et al. J Med Genet 2013
aantal zeldzame niet-synonieme single
nucleotide varianten
CONTROLS
10%
NOISE
Lopes et al. J Med Genet 2013
HCM CASES 40%
SIGNAL
Exoom sequenties van NORMALE personen :
Hoe frequent “mutaties” die in MUTATIE-DATABANKEN zijn
verwachte incidentie
LQTS
1/.2000-5000
geobserveerde incidentie
1/31
Brugada 1/2000-100.000
1/23
HCM
1/500
1/4
DCM
1/2000
1/6
ARVC
1/5000
1/5
mutatie databases =
?
nood aan betere
mutatie databanken
DATABANKEN VAN NORMALE VARIATIE
Prion disease
• Familial fatal insomnia
• Creutfeld-Jacob
De familie als referentie ?
Nl/Nl
Nl/Nl
Nl/Nl
Nl/Nl
Autosomaal dominant
Mut/Nl
+/- zeker
causale mutatie
- de novo mutatie in een gen
voor de aandoening
- bij sporadische patiënt
Maar :
de novo puntmutatie
in een gen : 1 à 2
genoom : +/- 50
Nl/Nl
Mut/Nl
Mut/Nl
Nl/Nl
Mut/Nl
Mut/Nl
Nl/Nl
Nl/Nl
Mut/Nl
Mut/Nl
Zeer wschl een mutatie
Perfecte segregatie van mutatie of Nl
met de aandoening of gezond zijn in een groot aantal
personen in de familie met en zonder de aandoening
FILTEREN VAN DE DATA
•
•
•
•
•
•
Databanken van normale variatie
Databank van zeldzame, lokale variatie
Mutatie databanken voor bepaalde ziekten
Predictie programma’s
Familie onderzoek
(In vitro studies)
Tijd en Geld
* Class 1
: variant zonder functionele effecten
* Class 2
: waarschijnlijk niet pathogeen
* Class 3
: unclassified variant
(VUS : variant of unknown significance)
* Class 4
: waarschijnlijk pathogeen
(bvb nieuwe STOP, segregeert in de familie
* Class 5
: pathogene mutatie
worden
meegedeeld
ATTGTACGTGATGACCAGTGGAAT
ACCGTAAGGTAAAGTACCGTGTAC
TTGGTTGGAACGTAGACTGAATGC
CAACCCTGGTATTGGTGTCCCGTG
TACAAGGTTAGTAATGTACCATTGA
TTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGC
GTAACACACTGACTGACCATCCTG
GTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTC
GTGACGTAACGTATATGACACACG
TCAGTACGGTCAGTACACACATGC
TGTGGTGCAGTACAGATACAGTAC
AGATTAGCAGAAATGCAGATTTAGT
En nu ?
1. Blijft een complexe weg van bloed tot rapport
2. Gesloten budget alle genetische testen
= 38 miljoen €
IVF centra
65 milj €
Statines
215 milj €
Zwerfvuil (Vl) 61,5 milj €
nice to
know
1.
2.
need to
know
Genetische mutatie
ziekte
* carrier testing
* presymptomatische
diagnose of
predictief onderzoek
* prenatale diagnose
* “klassieke”
diagnose
Genetische diagnose :
1. Genetische counselling : erfelijkheidsrisico’s
• Aangeboren gehoorsverlies : dominant, recessief, X-Li ?
• Down syndroom: uitsluiten van translocatie
2. Prognose & betere opvolging
• Cohen syndroom => ontwikkelen retinale dystrofie
• BRCA1 mutatie => ook risico op ovariumkanker
• Dilaterende cardiomyopathie & LMNA/C mutatie : hoger
risico op ritmestoornissen => sneller ICD
3. Behandeling ?
Uitzonderlijk nieuwe behandelingsmogelijkheden
DIAGNOSE IN FUNCTIE VAN BEHANDELING
al of niet gekoppeld aan terugbetaling – Companion testing
- Ovariumkanker
= OLAPARIB
BRCA1 / BRCA2
kostprijs = 5000 € per maand
- Fam. Hypercholesterol.
LDLR, APOB
& onvoldoende effect van statines :
= ALIROCUMAB
kostprijs = 5.700 € per jaar
- Ziekte van Fabry
= FABRAZYME
ALPHA-GALACTOSIDASE A
kostprijs = 200.000 € per jaar
- Atypische HUS
= SOLIRIS
complement-pathway
kostprijs = 216.000 € per jaar
Genetische mutatie
• carrier testing
Autosomaal recessief
X-gebonden recessief
ziekte
Autosomaal recessief : beide ouders gezonde dragers
*
*
*
*
*
*
Voorbeeld : - mucoviscidose
- spinale musculaire atrofie
- recessieve doofheid DFNB1
- hemochromatose
1/22 drager
1/50 drager
1/50 drager
1/10 drager
ZELDZAME AUTOSOMAAL RECESSIEVE AANDOENING
Risico’s?
Seckel syndroom
1/100.000
Zeldzame recessieve aandoening
1/160
2/3
Risico ?
ongeveer 1/1000
(2/3 X 1/160 X 1/4 = 1/960)
Genetische test van broer : familiale mutaties gekend
Genetische test van niet-verwante partner : ???????
Schematische voorstelling van verschillende mutaties in één gen
1. meestal zéér veel verschillende mogelijke mutaties
2. “normale” variatie: varianten die genfunctie niet uitschakelen
3. niet te klasseren varianten
Carrier testing ?
Genetische test van broer : familiale mutaties gekend
Genetische test van partner ?
• Meestal niet beschikbaar in routine labo:
-
zeer zeldzaam (=> weinig vraag)
kleine kans op afwijking (lage opbrengst)
veel werk (ganse gen onderzoeken)
méér kans om variant te vinden met onduidelijke betekenis
dan kans op een mutatie
Genetische test van familielid : familiale mutaties gekend
Genetische test van partner ?
JA :
frequente aandoeningen
Voorbeeld : - mucoviscidose
1/22 drager
- spinale musculaire atrofie
1/50 drager
- recessieve doofheid DFNB1 1/50 drager
- hemochromatose
1/10 drager
- fenylketonurie
1/50 drager
- sikkel cel anemie
1/5 drager
JA :
aandoeningen met beperkt aantal verschillende mutaties
Voorbeeld : - NPHPH1 (nephronophthysis)
- ziekten bij Joodse populatie
-…
Ziekte van Duchenne
(spierdystrofie)
11 weken
in verwachting
X-GEBONDEN OVERERVING
*
X Y
*
X X
*
50% kans draagster
Ziekte van Duchenne
(spierdystrofie)
NEED TO KNOW
*
X X
11 weken
in verwachting
- 50% kans op draagster
x ¼ kans op aangedaan kind
= 1/8 kans voor deze zwangerschap
We willen een gezond kindje…
Indicaties voor preconceptioneel
klinisch genetisch advies :
•
-
Erfelijke ziekte of aangeboren afwijking bij :
vorig kind in het gezin
persoon zelf
verwante (nabije) familie
• Consanguiniteit
Hoog risico => bespreking verschillende opties
Laag risico
= NIET verhoogd
= 3% kans op een aandoening bij het kind
=> nut van genetische screening vooraf ?
PNAS
Onderzoek bij 81 personen.
Iedereen is drager van gemiddeld 3.3 AR aandoeningen
Maar … van de 160 kinderen van deze personen :
géén enkel kind had één van deze aandoeningen
Partner is drager van andere aandoeningen !
Populatie-screening???
Extended panel carrier screening
Introductie in de gezondheidszorg?
Uitdagingen :
•
Welk panel (gemengde populatie, ernst, frequentie…)
•
Wanneer testen (voor of tijdens zwangerschap …)
•
Wie zal counsellen voor testing?
•
Wie zal de testing uitvoeren (privé of genetische centra?)
•
Wie zal resultaten interpreteren
•
Wie zal resultaten bespreken met het koppel?
•
Wie zal misverstanden uit de weg ruimen?
•
Wie zal dit betalen? (ook voor counselling!)
•
…
Na screening van ouders voor dragerschap AR aandoeningen :
risico op aangeboren aandoening bij het kind is nagenoeg ongewijzigd
(ongeveer 3%)
• de novo mutaties (meest frequent!)
• multifactorieel : cardiopathies, lipsleet, neuraal buisdefect, …
De nieuwe genetica
+
no exit
AATTGTCGCGTTAACGTACTGACTTGACCATTTAA
ATTGGTTCHGTAGACGAAGTCTATGGCTGGCCGT
CTGCATTGAAATGATGAAACGCGCGTGCCGATAC
GATAGGAGGTCACTGCCGNCTGNCATTGAAACAC
CCATTGCAAGTCTATGGTTGGCCKTCTGCATAAAA
CGCGCGTGCCGATAGCGCGTGCCGATAGCGCGT
GCCGATACGATAGGAGGTCACTAATTGGTTCCCG
CGYAGACGCGTAGACTGTAATCGTGGTTGAAATG
AATTGGTOCCGTAGACTGATACAGTAAATTGGTTC
CGTAGACGGTACUGTAGGCATGACCATGGTACGA
TGACGTCAATTGGTTCCGTAGACTTAACGGTCATT
GTCCGTACGGTTAAACCTGTAAATACCGTCGCGC
GTTGACGTATTGTCGTGGTCGAATGTACTATATAG
ACAATTGGTTCCGGTGTAATTGGTACGTTCCAGTC
AACTGTCAAGTGTTTGTGACTGACCCAAACACAT