Introductie van de NIP test in Nederland

Robert-Jan Galjaard MD, PhD Erasmus MC Rotterdam, r.galjaard@erasmusmc.nl

NIPT Consortium

http: meerovernipt.nl

Ernstige aangeboren afwijking: ~2-3% geborenen

Een afwijking die levensbedreigend is,

uitgebreide chirurgie vereist of een ernstig cosmetisch effect heeft

Milde aangeboren afwijking: ~7% geborenen

Een afwijking die geen ernstige medische of cosmetische consequenties heeft

World Health Organisation(WHO). International classification of impairments. disabilities and handicaps. A manual of classification relating to consequences of disease. Geneva: WHO, 1980, afbeelding courtesy dr. A Go

Aangeboren afwijkingen

Mendel

§  Overervingsvorm Percentage levendgeborenen

§  Multifactorieel 2.5-4 %

§  Chromosomaal ( lichtmicroscopisch) 0.5 %

Microdeleties/duplicaties 0.5 %

§  Monogeen 1.0 %

Genetische oorzaken aangeboren afwijkingen

Kansbepalende test: § Eerste trimester combinatietest vanaf 2007 -bepaling beta-HCG en PAPP-A in moederlijk serum

-nekplooi meting ook andere aangeboren afwijkingen vastgesteld

Hoe gaat prenatale screening op trisomie 21/ 18/ 13

Hoe is vervolgdiagnostiek van ongeborenen met aangeboren afwijkingen georganiseerd in Nederland?

Prenatale diagnostiek: aanbod aan alleen zwangeren met een tevoren bekend verhoogde kans op een kind met aangeboren afwijkingen A. Genetische onderzoek: Chromosoomonderzoek DNA onderzoek naar één of meerdere afwijkingen in een gen Enzymonderzoek naar bekende erfelijke stofwisselingsziekten B. Geavanceerd echoscopisch-onderzoek ( GUO)

* *

* *

* *

*

*

Wie mogen prenatale diagnostiek verrichten?

Artikel 2 Wet bijzondere medische verrichtingen (WBMV) Vergunning tot verrichten van prenatale diagnostiek alleen verleend aan Centra voor prenatale diagnostiek

40 zwangerschapsweken

Conceptie Bevalling

< 24 weken: TOP

va 16 wk: vruchtwaterpunctie

19-22 wk: SEO 19-31 wk: GUO II

9-14 wk: combinatietest

11-14 wk: vlokkentest

va 10 wk: niet-invasieve prenatale test ( NIPT)

Tijdspaden prenatale screening en diagnostiek

“Foetaal” DNA in maternaal plasma

§  Ong. 10% van het cel-vrij DNA is “foetaal”=placentair §  “Foetale” DNA fragmenten ong. 200 bp van alle chromosomen

§  Halfwaardetijd is ong. 16 minuten

Lo et al. Lancet, 1997

CffDNA in maternaal plasma is aanwezig in embryoloze zwangerschappen

Alberry M et al. 2007 Prenatal Diagnosis

Witte puntjes: embryoloze zwangerschappen; zwarte puntjes: controles

Wong AIC et al. Trends in Molecular Medicine 2015

NIPT voor detectie van aneuploidieën: strategieën

NIPT

§  Plasma scheiden (hierin vrij DNA van moeder én foetus, waarvan 10% vrij foetaal DNA)

§  Vrij DNA isoleren §  DNA bewerken en vermenigvuldigen §  DNA in kaart brengen m.b.v. massively parallel sequencing §  Bepalen aanwezigheid trisomie

DNA sequentie bepalen

Chr1 Chr5 Chr21

Bij een trisomie: extra stukken DNA van dat chromosoom aanwezig

Indentifier

Adapter Vrij DNA

WISECONDOR (Straver et al. 2013)

Vrij DNA uit maternal plasma

Vrij foetaal DNA

Stappenplan NIPT

Oever et al. Clin Chem 2012, 2013

Plasma isolatie

Ontvangst materiaal

DNA isolatie

Library prep.

Cluster generation

& Sequencing

Mapping reads

quantify reads

data analyse uitslag

Prenatale screening:NIPT voor trisomie 21 18 13

Typisch Nederlands: WBO

een een enkel aspect belicht

Doel WBO: de bevolking te beschermen tegen bevolkingsonderzoeken die een gevaar kunnen vormen voor de lichamelijke of geestelijke gezondheid

Handelingsopties voor ernstige onbehandelbare aandoeningen

Hoe kan de NIPT het best worden geïmplementeerd in Nederland? Nationale studie door NIPT consortium

TRIDENT-1: hoog risico zwangeren §  April 2014

§  6 labs

§  4 WGS, 2 targeted (T21,T18,T13)

TRIDENT-2: alle zwangeren §  April 2017

§  3 labs

§  Keuze WGS/targeted

TRIDENT studies: Trial by Dutch laboratories for Implementation of Non-invasive Prenatal Testing

Wat willen we weten?

Implementatie aspecten 1) Deelnamegraad NIPT 2) Test uitkomsten en karakteristieken: sensitiviteit, specificiteit, pos. voorspellende waarde 3) Technische prestaties in een real-time setting: bv doorlooptijd, mislukte testen 4) Kosten

 

5) Geïnformeerde keuze 6) Psychologisch welbevinden

7) Tevredenheid (vragenlijsten & diepte-interviews)

Evaluatie perspectief zwangeren

Van Schendel et al. Pren Diagn 2016, J of Genet Couns 2017

Hoog opgeleide Nederlandse zwangere van gevorderde mat. lft.

Resultaten TRIDENT-1

•  Deelname NIPT en CT: 35% •  Geschatte reductie invasieve testen: 62% •  Test karakteristieken: cf. literatuur •  81% van zwangeren die NIPT koos maakte geïnformeerde keuze

•  96% achteraf tevreden met keuze NIPT  

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

My  partner  wants  it

Contribute  to  science

Simple  procedure

It  can  be  done  early  in  pregnancy

My  doctor  advised  me  to  do  it

It's  safe  for  my  baby

Van  Schendel  et  al.  pren  diag  2016  

N=999

Belangrijkste reden keuze NIPT

Belangrijkste reden keuze invasieve test

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

My doctor recommends it

My partner wants it

Other

Gives more information about child

If NIPT positive, invasive testingneeded

Fast results

Test accuracy

Keuze prenatale test afhankelijk van scope

NIPT 80.1%

Invasieve test

18.1%

Geen vervolgtest

1.8% Keuze zwangeren nationaal: NIPT 92% AC/CVS: T21, T18, T13 5% Weigeren test 1% Onzeker 2% Rotterdam: NIPT 80% AC/CVS: SNP array 18% Weigeren test 2%

Van Schendel et al. Pren Diagn 2016; Van der Steen et al. submitted

Rotterdam: Keuze mede bepaald door counselor

Van der Steen et al. manuscript in preparation

Whole genome NIPT heeft de resolutie vergelijkbaar met dat van karyotyping

WISECONDOR algorithm: Straver et al. Nucleic Acids Res 2014

Chromosomen 21,18,13 Alle chromosomen

Oorzaken discordante foetale uitslagen na NIPT

Vals-negatieve NIPT uitslagen: ~1:1000

- Te lage foetale fractie

- Te weinig fragmenten voor een chromosoom

om verschil tussen normaal en abnormaal te zien

Wong and Lo , Ann Rev. Med 2016, NIPT consortium NL/ D. Van Opstal 2014, 2016

Oorzaken discordante foetale uitslagen na NIPT

“Vals-positieven” NIPT: 0,1-1% § Placentair mozaïcisme van extra chromosoom § Aneuploïdie en mozaïcisme hele moederlijke chromosoom § Kleine stukjes te weinig/veel in moederlijke chromosoom § Moederlijke maligniteit §  Vanishing twin

Wong and Lo , Ann Rev. Med 2016, NIPT consortium NL/ D. Van Opstal 2014, 2016

NIPT:”foetaal”DNA van cytotrofoblast placenta detecteert chromosomaal mozaïsisme

Diploid Trisomie

gegeneraliseerd CPM (“vals” positief NIPT)

CFM (“vals” negatief NIPT)

Nevenbevinding: NIPT: trisomie 16

Vruchtwater en navelstrengbloed array onderzoek

Placentaire biopten cytotrofoblast: mozaïcisme varieert van 10-100% +16

100%

10%

~70%

Afwijkende lab resultaten (n=2553) TRIDENT-1:

0

10

20

30

40

50

60

70

61 10 22 1 8 11 6

N=78 N=41 Van Opstal al. Genet in Medicine 2017

Chromosoom afwijking in vruchtwater, navelstrengbloed

zwangerschapsuitkomst

2x mozaïek +9 (echo abnormaal) levendgeborene MCA/ID

mozaïek +15 (echo normaal) levendgeborene 40 3/7 weken Ontwikkeling normaal bij 11 maanden

mozaïek +22 (geen echo) TOP (dysmorf)

mozaïek +del(8)(p21.3p23.1) (echo normaal) TOP 17 1/7 weken (dysmorf,hand/voet/anale afwijkingen)

der(9)t(2;9)(p21;p24) (echo abnormaal) IUVD 30 weken (familiaire translocatie)

del dup (9p) (echo normaal) (del 8.5 Mb) TOP 21 3/7 weken

del(12)(q21.2q21.33) (echo normaal) (10 Mb) TOP 21 3/7 weken

der(13;18)(q10;q10) (geen echo) (~16 Mb) TOP (dysmorf)

del(6)(q14.1q16.1) (echo normaal) (14.8 Mb) levendgeborene 33 5/7 weken (MCA-ID/6q14 deletie syndroom)

Onverwachte bevindingen in TRIDENT-1: Foetale chromosoom afwijkingen

Onverwachte bevindingen TRIDENT-1: confined placental mosaicism

NIPT resultaat: trisomie

n zwangerschapsuitkomst

trisomie 2 1 TOP: foetale groeirestictie en echoafwijkingen (rocker bottom feet, verdenking ruggegraat afw., verdenking cardiomegalie)

trisomie 3 1 foetale groei restrictie

trisomie 7 6 foetale groei restrictie (1) congenitale afwijkingen (1) (anale atresie ,abnormaal scrotum en nierafwijking) normaal (4)

trisomie 8 2 normaal (2)

trisomie 9 1 foetale groei restrictie (1)

trisomie 16 9 foetale groei restrictie (7) normaal (2) congenitale afwijkingen (2) -hemihypertrofie met goede catch-up groei. Bij 11 maanden: neurologisch normaal, wel Silver-Russell syndroom -Caudale regressie syndroom and ASD type 2

trisomie 22 1 foetale groei restrictie

trisomie 2,20 1 normaal

33/40 (80%) foetale/CPM/ maternale afwijkingen: -N=10 (25%) foetaal mozaïcisme: 9/10 ernstig fenotype, meestal niet zichtbaar met echo 4/10 normale echo, vooral structurele chromosoom afwijkingen -N=22 (59%) placentair mozaïcisme: 4/22 (18%) MCA and IUGR, MCA meestal niet zichtbaar met echo 5/22 (23%) IUGR (<p2.3) 4/22 (18%) SGA (p2.3-p10) 13/40 (33%) onverwachte bevindingen foetale MCA met of zonder IUGR

Onverwachte bevindingen die zwangerschapsmanagement beïnvloeden in TRIDENT-1

Van Opstal et al. Genet in Med 2017

NIPT resultaten Hoog-risico groep Laag-risico groep (n=72.382) (n=40.287) (Norton n=14.957)

Gem. sensitiviteit 99.21 98.97 100 Gem. specificiteit 99.95 99.95 99.9

PVW 94.12 81.36 50.0 NVW 99.99 100 100

NIPT resultaten voor trisomie 21 in hoog- en laagrisico zwangerschappen

SZhang H. et al. 2014 UOG, Norton et al. 2015 NEJM

Combinatietest vs NIPT Laag risico zwangerschappen

Sensitiviteit

Combinatietest Sensitiviteit

NIPT PPW NIPT

PVW NIPT

Trisomieën

T21 85 96 5 75

T18 77 87 4 24

T13 65 78 1 23

NIPT hogere sensitiviteit en hogere positief voorspellende waarde - NIPT is beter in detectie van down-, edwards- en patausyndroom - NIPT stuurt veel minder vaak ten onrechte door voor vervolgonderzoek

Foetale DNA fracties in laag- en hoog risico zwangerschappen

Hudecova I et al. PLOS ONE 2014

NIPT betrouwbare kansbepalende test voor alle zwangeren

Literatuur: NIPT ook zeer goede testkarakteristieken in laag-risico zwangeren Buitenlandroute gekozen door laag-risico zwangeren

TRIDENT-2 what’s new?

I. Implementatie: § Beïnvloedt gebruik van een filter de test uitkomsten?

II. Evaluatie perspectief zwangeren en hun partners: § Keuze en impact van onverwachte bevindingen

Implementieaspecten: kwaliteitsverbetering counseling

Counseling: gecertificeerde counselors Wijzigingen kwaliteitseisen counseling

Wijzigingen nascholing counseling

Toetsing nascholing counseling

Doel: sneller en goedkoper §  Priklocaties geaccrediteerde instellingen

§  Centralisering naar 3 NIPT labs: VUmc, Erasmus MC, MUMC+

§  Volledig gedigitaliseerde aanvraag- en uitslagprocedure §  Na Europese aanbesteding nieuwe efficientere labflow

Kader verbetering en opschaling NIPT labs

NIPT lab resultaten in hoog- and laag risico zwangerschappen

1 jaar TRIDENT-1 % 5 maandenTRIDENT-2 %

Totaal NIPT 2553 28.558 Trisomieën 78 3.1 137 0.5

T21 61 2.4 99 0.3

T18 11 0.4 17 0.1

T13 6 0.2 21 0.1 Totaal andere chromosomale afwijkingen 41 1.6 88 0.3

Wie kiest prenatale screening: 3 verschillende landen

Figure 1 Introduction and trends of uptake of first trimester combined screening in Denmark (diamonds), England (triangles) and the Netherlands (squares). Crombag et al BMC HSR 2014

Nederland Combinatietest: was 30% SEO: 95% NIPT: 35-40%

 

 

                 

Leidt NIPT voor allen tot routinisatie van screening?

 

 

•  Beperkte toename deelname prenatale screening: van 35% tot 42-45% •  Bijna alle zwangeren kiezen NIPT ipv de combinatietest •  80% van de zwangeren koos Whole Genome analyse

                 

TRIDENT-2: Geen belangrijke toename NIPT

NIPT: op weg naar een maatschappij zonder congenitale afwijkingen?

NL: relatief minder zwangerschapsafbrekingen vanwege aangeboren afwijkingen

Garne et al BJOG 2010

Effect Prenatale screening en diagnostiek op het voorkomen van aangeboren afwijkingen

Loane et al. EJHG 2013

Waar gaan we op testen: zorgveleners

Van Schendel et al. Prenatal Diagn 2015

Doel van NIPT: microdeleties?

een een enkel aspect belicht

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

total number of fetuses

without ultrasound anomalies tested (in

thousands)

1.176 1.102 1.078 1.051 0.763 0.795 0.846

% of abnormal

cases 2.64 3.54 3.25 3.33 6.3 5.3 3.55

0 1 2 3 4 5 6 7

•  Whole genome NIPT vermindert totale diagnostisch opbrengst in hoog risico zwangerschapppen zonder echoafwijkingen vergeleken met SNP array

•  87% van zwangeren wil meer genetisch laten testen met NIPT •  Meeste zwangeren verkiezen een veilige test boven meer weten met

miskraamkans

Srebniak et al. Hum Mut 2017; van der Steen et al. submitted

Aantonen van vele verschillende op zich zeldzame syndromen Daarmee verklaring echoafwijkingen, en / of een voorspelling geven over (de kans) op door microdeletie bepaald ziektebeeld

Syndroom voorkomen echoafwijkingen

VCF (22q11.2 deletie) 1: 2.500 Hart- en andere afwijkingen 1p36 deletie 1: 5.000 Hartafw. Wolf-Hirschhorn (4p-) 1: 50.000 Lip/kaakspleet, groeivertraging

Ter vergelijking voorkomen van: Trisomie 21 1: 600 Trisomie 18 1: 6000 Trisomie 13 1: 13.000

Microdeleties/ duplicaties nuttig? lessen van array

Foetale chromosoomafwijkingen anders dan trisomie 21, 18 of 13

del(4)(p15.3) ~ Wolf-Hirschhorn syndroom klein hoofd, typisch gelaat, schisis, slappe spieren, vertraagde groei, verstandelijke beperking (IQ gem 45), ontwikkelingsachterstand, nauwelijks taalontwikkeling, hartafwijking, nierproblemen, epilepsie etc.

Uitbreiden NIPT met beperkt aantal microdeleties ?

Additionele bevindingen: benefit or burden?

§ Meer testen is geassocieerd met meer vals-positieve NIPT’s: van 0.09% tot >1 % als 5 microdeletie syndromen worden getest. Meer vruchtwaterpuncties

Helgeson J. et al.,Prenatal Diagnosis. 2015

Chromosoomafwijkingen bij de zwangere

NIPT

Array bij moeder

CMT: groep erfelijke Polyneuropathieën De meest voorkomende erfelijke aandoeningen van zenuwen naar benen en armen. Zwakte van de spieren in de onderbenen, de voeten en de handen

NIPT uitslag verdacht voor maternale kanker

Schatting: 1:3000 NIPT Rotterdam 5 cases: w.o. borstkanker, myomen, lymfomen

NIPT: technische mogelijkheden

Verbreding van NIPT scope in de toekomst: Benefit or burden ?

Verbreding van scope: Balans van medisch nut, meer invasieve procedures en voorkeuren van zwangeren: extra aandacht voor paren met lagere sociaal economische vaardigheden & niet-westerse ethniciteit

Work in progress: Ethisch: •  We exploreren de ethische implicaties van kostenvergoeding mbt

toegankelijkheid van NIPT •  We zijn bezig een framework voor een moreel verantwoordelijke scope

van NIPT in de toekomst

Hoe bereiden we ons voor op en gaan we om met onverwachte bevindingen?

•  unexpected findings? Counseling: •  nieuwe modellen voor generic consent als een vorm

geïnformeerde keuze •  Meten van afwegingen ipv alleen meten van kennis en

attitude consistentie

Medisch: •  Bepalen biologische origine van nevenbevindingen •  Medisch nut bepalen van nevenbevindingen Psychologisch: •  Bepalen psychologische impact van nevenbevindingen

 

De  TRIDENT  studie  wordt  mede  mogelijk  gemaakt  door    

NIPT  Consor+um  Erik  Sistermans  Robert-­‐Jan  Galjaard  Lidewij  Henneman  Merryn  MacVille/Hans  Scheffer  Caroline  Bax    Mireille  Bekker    Jeanine  van  der  Ven  Mijntje  Pieters  Baas  Lumeij  NIPT  Consor+um  leden  •  NIPT-­‐laboratoria  •  (Vumc  (Weiss),  ErasmusMC  (van  Opstal),  MUMC+  

(Stevens))  •  Regionale  Centra  voor  Prenatale  Screening  •  RIVM  Erfocentrum    •  VSOP  

VoorziUers  Werkgroepen  Francine  IJpelaar  René  van  der  Hilst  Nico  Ooms  

   

NIPT consortium