Laatste update: 29/06/2017

Genoom- of exoombepaling

Soms levert genetisch onderzoek niet het antwoord op dat we zoeken. Bij een diagnose van (risico op) een genetische aandoening, gaan we standaard bepaalde genen onderzoeken waarvan we weten dat ze bij de aandoening betrokken zijn. We doen dat:

  • hetzij sequentieel (het ene na het andere gen),
  • hetzij ‘in panel’ (de verschillende betrokken genen samen).

Maar als we bij een dergelijke gerichte analyse niets vinden, moeten we het onderzoeksgebied uitbreiden:

  • ofwel naar genen die minder vaak betrokken zijn bij de aandoening,
  • ofwel naar genen waarvan we niet weten of ze erbij betrokken zijn,
  • ofwel naar de interactie tussen verschillende ‘foute’ genen.

In deze situatie bieden we genoomwijde analyse aan. Dat betekent dat we de volledige keten aan DNA in kaart brengen (het genoom) of in elk geval de volledige keten aan coderend DNA (het exoom). Zie hierna voor wat meer uitleg.



Voor meer basiskennis over de genetica, zie Wat is genetica? en Terminologie.

Chromosomen

Elke mens bestaat uit miljarden cellen. In elke cel zit (onder andere) één kern en meerdere mitochondriën.

  • De kern bevat normaal twee paren van 23 chromosomen, 46 in totaal. De ene helft is van de vader overgeërfd, de andere helft van de moeder.
    Het 23ste paar bepaalt het geslacht: vrouwen hebben twee X-chromosomen en mannen één X- en één Y-chromosoom.
  • In de mitochondriën zitten meerdere cirkelvormige chromosomen die enkel van de moeder komen.

 

DNA

Elk chromosoom is opgebouwd uit DNA.
In dat DNA is onze erfelijke informatie opgeslagen: dat bepaalt hoe iemand eruit ziet, bv. de kleur van de ogen of het haar, maar ook of die meer vatbaar is voor sommige infecties of een verhoogd risico op kanker heeft.
DNA is een lange dubbele streng van aaneengeregen elementen. Die elementen worden nucleotiden of basen genoemd. Er zijn vier verschillende basen: A, T, G en C.
Het DNA in de kern van de cel heet gDNA en dat in de mitochondriën mtDNA.

Genen

De stukken DNA die coderen voor eiwitten noemt men genen.
Genen op het gDNA bestaan uit exonen (worden vertaald tot eiwitten) en intronen (worden niet vertaald).
Bij het mtDNA bestaan de genen steeds uit 1 exon en zijn er dus geen intronen.

Genoom en exoom

  • Het genoom is de verzameling van alle gDNA (dus zonder het mtDNA), 
  • het exoom is de som van alle exonen op het gDNA.

Het menselijk genoom bestaat uit ongeveer 3 miljard baseparen, bij het exoom zijn het er 30 miljoen.
Hoewel het exoom maar zo’n 1 % van het genoom uitmaakt, wordt aangenomen dat nagenoeg 85 % van de mutaties die ziektes veroorzaken in het exoom liggen.

De mitochondriën zijn de energiefabriekjes van de cel. Zij zorgen er voor dat suikers en vetten omgezet worden in energie.
In de mitochondriën zitten meerdere ringvormige, identieke chromosomen.
Dit mitochondriaal chromosoom (mtDNA) bestaat maar uit ca. 16.500 bases en is dus veel kleiner dan het genoom of het exoom. Toch kunnen fouten in het mtDNA aanleiding geven tot complexe ziektes zoals spier-, lever- of hersenaandoeningen.

  • Puntvariaties: de verandering van één specifieke base.
  • Inserties: invoeging van één of meerdere bases.
  • Deleties: verwijdering van één of meerdere bases, of zelfs grotere fragmenten zoals exonen of genen.
  • Inversies: de omwisseling van (meestal grote) fragmenten binnen een chromosoom.
  • Herhalingen: meervoudige herhaling van twee of meerdere bases, ook gekend als repeat-aandoeningen.
  • Duplicaties: verdubbeling van enkele bases, of zelfs grotere fragmenten zoals exonen of genen.
  • Translocaties: uitwisseling van genetisch materiaal tussen chromosomen die niet tot hetzelfde chromosoompaar behoren. Translocaties kunnen gebalanceerd zijn, waarbij er geen netto verlies aan DNA is, of ongebalanceerd waarbij er wel een nettoverlies aan DNA is.
  • Aneuploïdie: de aan- of afwezigheid van één of meerdere chromosomen.

Array Comparative Genomic Hybridization (CGH)

Voor patiënten met meerdere genetische afwijkingen of mentale achterstand wordt doorgaans eerst gekeken

  • of er fouten zijn in het aantal chromosomen (aneuploïdie),
  • of dat er kleine stukjes van een chromosoom te veel of te weinig zijn.
Deze afwijkingen kunnen vaak met de microscoop waargenomen worden.

Soms zijn de afwijkingen echter zo klein dat een andere techniek moet worden gebruikt.
Eén van die technieken is array-CGH waarbij kleine stukjes chromosoom van de patiënt worden vergeleken met die van een controlepersoon.
  • Als er bij de patiënt minder stukjes chromosoom zijn dan bij de controlepersoon spreekt men van een deletie.
  • En andersom, als er teveel stukjes chromosoom zijn heeft men het over een duplicatie.
Omdat we de exacte positie van elk stukje chromosoom kunnen bepalen, weten we welke regio’s (en dus genen) over- of ondervertegenwoordigd zijn. Deze informatie laat toe om bij tien tot vijftien procent van de patiënten de oorzaak van de aandoening te achterhalen.
De resultaten van deze test zijn beschikbaar:
  • bij prenataal onderzoek na tien dagen,
  • bij postnataal onderzoek na drie maanden,
  • bij pre-implantatie genetische diagnostiek na twee dagen.

Single Nucleotide Polymorphism Array (SNP)

Een SNP-array vertoont veel gelijkenissen met de array-CGH-technologie, maar SNP-array zal geen ‘stukjes chromosoom’ detecteren maar puntvariaties.
SNP-array geeft meer informatie: er kunnen niet alleen deleties en duplicaties gevonden worden, maar ook homozygote regio’s. Homozygote regio’s zijn stukjes chromosoom die van slechts één ouder afkomstig zijn en niet van beide ouders. Dat kan de oorzaak zijn van tal van aandoeningen.
Op het CMG van het UZ Brussel wordt de SNP-array-technologie uitsluitend gebruikt bij PGD (pré-implantatie genetische diagnostiek), voor monogene aandoeningen. Hierbij worden de SNP-gegevens van minstens de ouders en het embryo gebruikt om na te gaan of er een ziekteverwekkende mutatie is doorgegeven aan het embryo.
Als alle nodige stalen ontvangen zijn, duurt de oppuntstelling van de test drie maanden. De eigenlijke uitvoering van de test duurt twee dagen.

Massive Parallel Sequencing (MPS)

Bij aandoeningen waarvoor meerdere genen de oorzaak kunnen zijn, moest vroeger gen per gen geanalyseerd worden. Dankzij Massive Parallel Sequencing kunnen we de volgorde van de bases in een volledige genoom, exoom en/of mitochondriaal DNA bepalen. Daardoor kan de diagnose veel sneller gesteld worden.

  • In een eerste fase wordt de zoektocht naar de oorzakelijke mutatie beperkt tot de genen die al geassocieerd worden met het betreffende ziektebeeld.
  • Pas als hieruit geen resultaat komt, onderzoeken we het volledige exoom of genoom.

We voeren de MPS-analyse enkel uit als er geen eenvoudigere en/of goedkopere methode is en als er geen eenduidige relatie is tussen de mutatie en het ziektebeeld.
Afhankelijk van de dringendheid van de analyse zal het resultaat binnen 3 weken (bv. prenataal of bij kanker) of binnen de 3 maanden (postnataal) beschikbaar zijn.

Voor Array-CGH en MPS

  • Er worden één of meerdere variaties gevonden die uw ziektebeeld verklaren.
  • Er worden één of meerdere variaties gevonden die mogelijk uw ziektebeeld kunnen verklaren. Om een oorzakelijk verband te kunnen aantonen, is bijkomend onderzoek nodig. Dan wordt vaak nagegaan of familieleden in de studie mee opgenomen kunnen worden. 
  • Er worden één of meerdere variaties gevonden die aanleiding kunnen geven tot een ander ziektebeeld dan dat waarvoor u op genetische consultatie gekomen bent. Deze toevalsbevindingen kunnen we - mits uw voorafgaande toestemming – aan u rapporteren.
  • Er worden geen variaties gevonden die uw ziektebeeld kunnen verklaren. We rapporteren deze tijdelijke uitkomst, maar een periodieke heranalyse is mogelijk (zie ‘Opvolging van uw dossier’).

Voor SNP-array

Uit de test blijkt:
  • het embryo is niet aangetast: het wordt aangeboden voor implantatie,
  • het embryo is drager is van de gekende (recessieve) mutatie: als er geen onaangetaste embryo’s zijn, wordt dit embryo — aangezien het niet aangetast is — aangeboden voor implantatie,
  • het embryo is aangetast is: het wordt niet ingeplant.
Als de test niet leidt tot informatie over het specifieke ziektebeeld, zullen we een alternatieve test aanbieden bij de genetische consultatie.

Aangezien de testresultaten niet alleen een impact hebben op de patiënt maar ook op de familieleden, is de wet van de genetische (en medische) vertrouwelijkheid van toepassing.
Bovendien: aangezien de patiënt uniek identificeerbaar is aan de hand van deze testresultaten, worden de inzage in en de verspreiding van deze gegevens tot een strikt minimum beperkt. Daarom worden alle data gecodeerd en kan men die niet rechtstreeks aan uw persoonsgegevens koppelen.
Maar, omdat analyses van het volledige genoom heel complex kunnen zijn, maken wij soms gebruik van externe experts, mits hun werk onder deze genetische/medische confidentialiteit valt.
Deze externe experts zullen dus inzage krijgen in de gehele of een ingekorte dataset: inclusief klinische gegevens maar exclusief persoonsgegevens.
Uw geanonimiseerde data zullen wel gebruikt worden om toekomstige analyses voor soortgelijke ziektebeelden te vereenvoudigen, met als doel om de algemene gezondheidszorg te verbeteren.

Deze genoomwijde testen zijn zeer complex, toch zullen ze niet alle genetische variaties kunnen oppikken. Algemeen wordt aangenomen dat de oorzaak van 25% van de aandoeningen gevonden kan worden.
Let wel!

  • Deze testen kunnen ook toevalsbevindingen opleveren, d.w.z. los van uw ziektebeeld. U kunt kiezen of u hierover geïnformeerd wenst te worden of niet.
  • Ook kan door de test aan het licht komen dat één of twee van de ouders niet de biologische ouders zijn.
Voor de tests moeten we minstens over het volgende beschikken:
  • een bloedstaal (10 ml EDTA buis) van ten minste uzelf en bij voorkeur ook van eerstegraadsverwanten zoals ouders, broers of zussen,
  • een ingevulde en ondertekende geïnformeerde toestemming. Zie documenten voor patiënten.

Genetica evolueert zeer snel: en er worden geregeld nieuwe ontdekkingen gedaan over de functie van genen en de impact van bepaalde variaties of mutaties. Als uw onderzoeksresultaten niet sluitend waren, kunt u ons regelmatig contacteren om uw resultaten opnieuw te evalueren. Hiervoor wordt een extra kost aangerekend.

Nog op zoek naar bijkomende informatie? Onzeker over de geïnformeerde toestemming of het gebruik van uw onderzoeksresultaten?
Of wenst u gewoon van gedachten te wisselen?
U bent steeds welkom bij uw behandelende arts, of kunt u een afspraak maken met de consultatie Medische Genetica.