Genetische testingméér dan een bloedafname

Koen Devriendt Centrum Menselijke Erfelijkheid LeuvenKoenraad.devriendt@uzleuven.be

Enorme toename in kennis van genen voor genetische ziektenén mogelijkheid tot genetische testing

Genetische aandoeningenlaboratoria

echografieNMR scan… MYBPC3 MYH7

TNNT2TNNI3

TPMI

myocardbiopsie

MYL3

CSRP3

ACTN2

ACTC1Oorzaak = mutatie!

CSRP3 - gen

Familiale hypertrofecardiomyopathie

klassieke genetische diagnostiek = SEQUENTIEEL

Massief ParallelSequencing

= Next GenerationSequencing

ATTGTACGTGATGACCAGTGGAATACCGTAAGGTAAAGTACCGTGTACTTGGTTGGAACGTAGACTGAATGCCAACCCTGGTATTGGTGTCCCGTGTACAAGGTTAGTAATGTACCATTGATTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGCGTAACACACTGACTGACCATCCTGGTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTCGTGACGTAACGTATATGACACACGTCAGTACGGTCAGTACACACATGCTGTGGTGCAGTACAGATACAGTACAGATTAGCAGAAATGCAGATTTAGT

DNAsequentie

DNAbloed

Sinds paar jaar : nieuwe genetische diagnostiek = PARALLEL

Gen panels : target = specifieke klinische aandoeningen

cardiomyopathies, nephropathies, cardiopathiesritmestoornissen, 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?

Robyns et al. submitted

=> 14 toch genetische diagnose (+ 23%)

* 52 HCM -> 11* 8 DCM -> 2

60 CMP patiënten duidelijk fenotypezonder mutatie in eerdere tests

De nieuwe geneticus

exit

?

genetische varianten:verschuiving van

detectie naar interpretatie

DNA sequentie patient normale DNA sequentieATTGTACGTGATGACCAGTGGAATACCGTAAGGTAAAGTACCGTGTACTTGGTTGGAACGTAGACTGAATGCCAACCCTGGTATTGGTGTCCCGTGTACAAGGTTAGTAATGTACCATTGTTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGCGTAACACACTGACTGACCATCCTGGTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTCGTGACGTAACCTATATGACACACGTCAGTACGGTCAGTACACACATGCTGTGGTGCAGTACAGATACAGTACAGATTAGCAGAAATGCAGATTTAGTTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGCGTAACACACTGACTGACCATCCTGGTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTCGTGACGTAACGTATATGACACACGTCAGTACGGTCAGTACACACATGCTTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGCGTAACACACTGACTGACCATCCTGGTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTCGTGACGTAACGTATATGACACACGTCAGTACGGTCAGTACACACATGCTTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGCGTAACACACTGACTGACCATCCTGGTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTCGTGACGTAACGTATATGACACACGTCAGTACGGTCAGTACACACATGC

ATTGTACGTGATGACCAGTGGAATACCGTAAGGTAAAGTACCGTGTACTTGGTTGGAACGTAGACTGAATGCCAACCCTGGTATTGGTGTCCCGTGTACAAGGTTAGTAATGTACCATTGTTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGCGTAACACACTGACTGACCATCCTGGTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTCGTGACGTAACTTATATGACACACGTCAGTACGGTCAGTACACACATGCTGTGGTGCAGTACAGATACAGTACAGATTAGCAGAAATGCAGATTTAGTTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGCGTAACACACTGACTGACCATCCTGGTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTCGTGACGTAACGTATATGACACACGTCAGTACGGTCAGTACACACATGCTTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGCGTAACACACTGACTGACCATCCTGGTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTCGTGACGTAACGTATATGACACACGTCAGTACGGTCAGTACACACATGCTTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGCGTAACACACTGACTGACCATCCTGGTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTCGTGACGTAACGTATATGACACACGTCAGTACGGTCAGTACACACATGC

bladzijden (CNV’s): 150 verschillen

genetischeverschillen ?

A TA G CA AT T GCT G G CAT T

A TA G CA T T GCT G G CAT TC

Letters (SNV’s): 3 miljoen (1/1000)

gen 1gen 2gen 3

gen 1gen 2gen 3

gen 1gen 2gen 3 veel varianten zijn uniek

maar daarom niet ziek-makend!

DNA sequentie patient normale DNA sequentieATTGTACGTGATGACCAGTGGAATACCGTAAGGTAAAGTACCGTGTACTTGGTTGGAACGTAGACTGAATGCCAACCCTGGTATTGGTGTCCCGTGTACAAGGTTAGTAATGTACCATTGTTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGCGTAACACACTGACTGACCATCCTGGTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTCGTGACGTAACCTATATGACACACGTCAGTACGGTCAGTACACACATGCTGTGGTGCAGTACAGATACAGTACAGATTAGCAGAAATGCAGATTTAGTTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGCGTAACACACTGACTGACCATCCTGGTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTCGTGACGTAACGTATATGACACACGTCAGTACGGTCAGTACACACATGCTTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGCGTAACACACTGACTGACCATCCTGGTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTCGTGACGTAACGTATATGACACACGTCAGTACGGTCAGTACACACATGCTTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGCGTAACACACTGACTGACCATCCTGGTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTCGTGACGTAACGTATATGACACACGTCAGTACGGTCAGTACACACATGC

ATTGTACGTGATGACCAGTGGAATACCGTAAGGTAAAGTACCGTGTACTTGGTTGGAACGTAGACTGAATGCCAACCCTGGTATTGGTGTCCCGTGTACAAGGTTAGTAATGTACCATTGTTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGCGTAACACACTGACTGACCATCCTGGTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTCGTGACGTAACTTATATGACACACGTCAGTACGGTCAGTACACACATGCTGTGGTGCAGTACAGATACAGTACAGATTAGCAGAAATGCAGATTTAGTTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGCGTAACACACTGACTGACCATCCTGGTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTCGTGACGTAACGTATATGACACACGTCAGTACGGTCAGTACACACATGCTTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGCGTAACACACTGACTGACCATCCTGGTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTCGTGACGTAACGTATATGACACACGTCAGTACGGTCAGTACACACATGCTTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGCGTAACACACTGACTGACCATCCTGGTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTCGTGACGTAACGTATATGACACACGTCAGTACGGTCAGTACACACATGC

aantal zeldzame niet-synonieme single nucleotide varianten

Lopes et al. J Med Genet 2013

HCM CASES 40%CONTROLS10%

SIGNAL

HCM CASES 40%CONTROLS10%

aantal zeldzame niet-synonieme single nucleotide varianten

NOISE SIGNAL

Lopes et al. J Med Genet 2013

Exoom sequenties van NORMALE personen :Hoe frequent “mutaties” die in MUTATIE-DATABANKEN zijn

LQTS 1/.2000-5000 1/31

Brugada 1/2000-100.000 1/23

HCM 1/500 1/4

DCM 1/2000 1/6

ARVC 1/5000 1/5

verwachte incidentie geobserveerde incidentie

mutatie databases =

?nood aan betere

mutatie databanken

Prion disease• Familial fatal insomnia• Creutfeld-Jacob

DATABANKEN VAN NORMALE VARIATIE

De familie als referentie ?

Nl/Nl

Nl/Nl

Nl/Nl

Nl/Nl

Mut/Nl

+/- zeker causale mutatie

- de novo mutatie in een genvoor de aandoening

- bij sporadische patiënt

Maar :de novo puntmutatie

in een gen : 1 à 2genoom : +/- 50

Autosomaal dominant

Zeer wschl een mutatiePerfecte segregatie van mutatie of Nlmet de aandoening of gezond zijn in een groot aantal personen in de familie met en zonder de aandoening

Nl/Nl

Nl/Nl

Mut/Nl

Mut/Nl

Mut/Nl

Nl/NlNl/Nl Mut/NlMut/Nl Mut/Nl

• Databanken van normale variatie• Databank van zeldzame, lokale variatie• Mutatie databanken voor bepaalde ziekten• Predictie programma’s• Familie onderzoek• (In vitro studies)

FILTEREN VAN DE DATA

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

ATTGTACGTGATGACCAGTGGAATACCGTAAGGTAAAGTACCGTGTACTTGGTTGGAACGTAGACTGAATGCCAACCCTGGTATTGGTGTCCCGTGTACAAGGTTAGTAATGTACCATTGATTCCGTAATACGTGTGGCGCGTGCGTAACACACTGACTGACCATCCTGGTAGCTAGTCAAGTCGTAGCTGTCGTGACGTAACGTATATGACACACGTCAGTACGGTCAGTACACACATGCTGTGGTGCAGTACAGATACAGTACAGATTAGCAGAAATGCAGATTTAGT

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 €

1.

2.

need toknow

nice toknow

Genetische mutatie ziekte

* “klassieke”diagnose

* carrier testing

* presymptomatischediagnose of predictief onderzoek

* prenatale 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 BRCA1 / BRCA2= OLAPARIB kostprijs = 5000 € per maand

- Fam. Hypercholesterol. LDLR, APOB& onvoldoende effect van statines :

= ALIROCUMAB kostprijs = 5.700 € per jaar

- Ziekte van Fabry ALPHA-GALACTOSIDASE A= FABRAZYME kostprijs = 200.000 € per jaar

- Atypische HUS complement-pathway= SOLIRIS kostprijs = 216.000 € per jaar

Genetische mutatie ziekte

• carrier testing

Autosomaal recessiefX-gebonden recessief

* *

* * **

Autosomaal recessief : beide ouders gezonde dragers

Voorbeeld : - mucoviscidose 1/22 drager- spinale musculaire atrofie 1/50 drager- recessieve doofheid DFNB1 1/50 drager- hemochromatose 1/10 drager

Risico’s?

ZELDZAME AUTOSOMAAL RECESSIEVE AANDOENING

1/100.000Seckel syndroom

2/3

Risico ?

Zeldzame recessieve aandoening

ongeveer 1/1000(2/3 X 1/160 X 1/4 = 1/960)

Genetische test van broer : familiale mutaties gekendGenetische test van niet-verwante partner : ???????

1/160

Schematische voorstelling van verschillende mutaties in één gen

1. meestal zéér veel verschillende mogelijke mutaties2. “normale” variatie: varianten die genfunctie niet uitschakelen3. niet te klasseren varianten

Carrier testing ?

Genetische test van broer : familiale mutaties gekendGenetische 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 gekendGenetische test van partner ?

JA : frequente aandoeningenVoorbeeld : - 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 wekenin verwachting

* *

*

X Y X X

X-GEBONDEN OVERERVING

50% kans draagster

Ziekte van Duchenne(spierdystrofie)

11 wekenin verwachting

*

X X

- 50% kans op draagsterx ¼ kans op aangedaan kind

= 1/8 kans voor deze zwangerschap

NEED TO KNOW

We willen een gezond kindje…

Indicaties voor preconceptioneelklinisch 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

+

AATTGTCGCGTTAACGTACTGACTTGACCATTTAAATTGGTTCHGTAGACGAAGTCTATGGCTGGCCGTCTGCATTGAAATGATGAAACGCGCGTGCCGATACGATAGGAGGTCACTGCCGNCTGNCATTGAAACACCCATTGCAAGTCTATGGTTGGCCKTCTGCATAAAACGCGCGTGCCGATAGCGCGTGCCGATAGCGCGTGCCGATACGATAGGAGGTCACTAATTGGTTCCCGCGYAGACGCGTAGACTGTAATCGTGGTTGAAATGAATTGGTOCCGTAGACTGATACAGTAAATTGGTTCCGTAGACGGTACUGTAGGCATGACCATGGTACGATGACGTCAATTGGTTCCGTAGACTTAACGGTCATTGTCCGTACGGTTAAACCTGTAAATACCGTCGCGCGTTGACGTATTGTCGTGGTCGAATGTACTATATAGACAATTGGTTCCGGTGTAATTGGTACGTTCCAGTCAACTGTCAAGTGTTTGTGACTGACCCAAACACAT