Hoe één letter een leven verandert

In 2015 leden ongeveer 200 Belgen aan erfelijke bekkengordeldystrofie of LGMD (Limb-Girdle Muscular Dystrophy), maar een groot deel van hen wist dit niet. Artsen kunnen enkel met klinisch onderzoek niet altijd de LGMD-subtypes en andere aanverwante spierziekten van elkaar onderscheiden. Genetische diagnostiek dient dan als laatste reddingsboei, maar hoe gebeurt dit nu juist?

Genetica en telefoonboeken

3 miljard letters (basen) vormen samen het menselijke genoom en bevatten alle erfelijke informatie. Er zouden maar liefst 200 telefoonboeken van 1000 bladzijden nodig zijn om alle letters na elkaar te plaatsen, maar in elke cel liggen ze netjes verdeeld over 23 chromosomen. Van elk van onze chromosomen hebben we 2 exemplaren: één set van elke ouder. Chromosomen bevatten genen die coderen voor eiwitproducten. Kleine variaties in een gen maken ons verschillend van elkaar: denk maar aan oog- of haarkleur. Deze varianten zijn even functioneel: met blauwe ogen kan je normaal even goed zien als met bruine. Toch bestaan er ook slechtere varianten: wanneer door een foutje op een welbepaalde plaats een deel van de genetische code anders is dan “normaal”, hypothekeert dit wél de kwaliteit van het product waarvoor het gen codeert. In dat geval spreken we van een mutatie. Van heel wat ziekten weten we intussen welk gen, of soms zelfs welke mutatie in dat gen, de ziekte veroorzaakt.

Duizelingwekkende cijfers

Wanneer u een genetisch onderzoek ondergaat, wordt uw genetisch materiaal hoogstwaarschijnlijk geanalyseerd door één van de 8 Belgische genetische centra, zoals het Gentse CMG. Meestal volstaat een bloedstaal, maar soms is een biopsie van het aangetaste weefsel, zoals spierweefsel, noodzakelijk. De komst van de next-generation sequencing (NGS) technologie luidde een tijdperk in waarin veel stalen tegelijk uitgebreid en (relatief) goedkoop onderzocht kunnen worden. Afhankelijk van de aandoening vraagt de arts om de volledige sequentie van de coderende gedeelten van alle genen (whole exome sequencing), of van de coderende gedeelten van een aantal genen te bepalen. Op enkele uren tot dagen kan een NGS-toestel elk van de 3 miljard letters tientallen keren lezen. Probeer dat maar eens met 200 telefoonboeken!

Deze stortvloed aan data analyseren is de eigenlijke snelheidsbepalende stap. De data van een volledig exoom worden niet meteen volledig geanalyseerd, maar blijven beschikbaar voor heranalyse wanneer er nieuwe inzichten bekendraken. Door het aantal te onderzoeken genen verder te beperken tot een panel met genen die een gekende link hebben met een ziekte, versnelt men het analyseproces nog meer. De Gentse genetici gebruiken voor de diagnostiek van erfelijke spierziektes een genpanel van 141 genen. Zelfs uit dit “kleine” panel (141 van de 20 000 genen) oogst men nog steeds tienduizenden varianten. Gelukkig bestaan er handige filters om alle “onschuldige” varianten tegen te houden, zodat de aandacht kan gaan naar de jacht op mogelijke boosdoeners. Deze mogelijk “interessante” varianten worden bevestigd met een andere methode om de kans op vals-positieve resultaten te verkleinen. Belgische centra hebben nauwelijks vals-positieve resultaten, maar helaas lijken andere (buitenlandse) labo’s soms lakser met deze bevestigingsstap om te springen, mogelijk met foute rapporteringen tot gevolg.

Soms levert diagnostiek nieuwe inzichten aan onderzoek: zo vonden we in het BVES-gen van een Gentse patiënt een nooit eerder beschreven mutatie. Eén foute base op een cruciale plek leidt tot een gen dat niet wordt vertaald naar een eiwitproduct. Onderzoekers kunnen nu het effect van een “uitgeschakeld” BVES-gen bestuderen in een mens, in plaats van dit gen kunstmatig uit te schakelen in een dier. Dit is zonder twijfel een schoolvoorbeeld van een “interessante” variant!

Ik heb een genetische ziekte, wat nu?

Helaas kan men patiënten (nog) niet genezen van erfelijke ziektes, maar de juiste opvolging is cruciaal om de levensverwachting en -kwaliteit te waarborgen. Concreet voor LGMD-patiënten kan het gaan van aangepaste kinesitherapie tot het inplanten van een pacemaker.

Sommige patiënten die hun diagnose krijgen, hebben een kinderwens. Zij worstelen vaak met een dilemma, omdat er een aanzienlijke kans bestaat dat hun kindje hun ziekte erft. Onder bepaalde voorwaarden kunnen zij beroep doen op PGD of pre-implantatie genetische diagnostiek. Bij embryo’s van 5 dagen oud worden enkele cellen weggenomen, die onderzocht worden om te zien of ze de gekende mutatie van (één van) de ouders dragen. Het staalvolume is beperkt, waardoor er geen tweede poging mogelijk is indien de test niet aanslaat. Daarom zoeken de laboranten eerst naar de meest ideale testcondities door een optimalisatie met witte bloedcellen van de ouders in spe. Pas daarna worden de embryonale cellen onderzocht. Indien de mutatie niet gevonden wordt, weet men dat het embryo geen risico loopt om dezelfde ziekte van zijn ouders te erven. Dit sluit niet uit dat het kindje andere (erfelijke) ziektes kan hebben!

Het Gentse centrum mikt op een verdere uitbreiding van het PGD-aanbod, maar daarvoor moeten  eerst enkele hindernissen overwonnen worden. Momenteel worden de bloedcellen op ambachtelijke wijze uit een celcultuur gepikt, wat de capaciteit van het labo drukt. Dit probeerden we te vervangen door een gebruiksvriendelijker alternatief. Helaas moesten de labomedewerkers concluderen dat het uitgedachte protocol niet voldeed, waardoor de oude methode nog in voege blijft.

Een andere voorwaarde is de validatie van een testkit die nog vóór de “echte” analyse reeds het genetische materiaal vermeerdert. Op die manier kan men wél meerdere testen doen uit een beperkte starthoeveelheid. Een logische vereiste is dat deze kit 100% betrouwbaar het materiaal vermeerdert, zo niet bestaat de kans dat de kit net op de plaats van een mutatie een foute letter inbouwt. Daarnaast is het ook belangrijk dat de regio rond de mutatie goed wordt geamplificeerd, omdat het anders kan lijken alsof de mutatie niet aanwezig is. Deze ontwikkelingen zijn nog in een testfase.

De toekomst: mega, giga, tera, ...?

Stilstaan is achteruitgaan, ook voor het CMG Gent. De uitbreidingsplannen tonen de langetermijnvisie om ook de patiënt van morgen beter te helpen. De NGS-revolutie maakte genetisch onderzoek al grootschalig en betaalbaar(der), nu focust de ontwikkeling van nieuwe toestellen (en bijhorende voorvoegsels voor de eenheden) op een verdere prijsdaling. Mogelijk heb je ooit het volledige genoom van enkele mensen voor de prijs van de nieuwste iPhone!