Abstracts
Bionano en toekomstige diagnostiek
De kracht van “long-read genomics” technologieën wordt steeds duidelijker in zowel onderzoek naar menselijke genetica als in klinische toepassingen. Een opkomende technologie die gebruik maakt van DNA met ultrahoog moleculair gewicht (UHMW) is Optical Genome Mapping (OGM) via Bionano Genomics, Inc. (San Diego, VS). OGM maakt gebruik van hoge resolutie foto’s van gelabelde DNA-moleculen. Daarom noemen we OGM ook wel ‘karyotypering op steroïden’ of ‘next-generation cytogenetica’. Dit kan de meeste cytogenetische tests vervangen, waaronder karyotypering, fluorescentie in situ hybridisatie (FISH) en CNV-microarrays.
OGM maakt genoombrede detectie van structurele varianten (SV) mogelijk, met> 10.000 structurele varianten (SV’s)> 300 bp in kiembaananalyse. Het demonstreert ook de gevoeligheid voor verworven, dat wil zeggen somatische SV’s van alle typen met variante allelfracties (VAF) tot 5%. Belangrijk is dat OGM onlangs heeft geleid tot de ontdekking van verborgen pathogene SV’s bij voorheen niet gediagnosticeerde patiënten met een zeldzame ziekte.
De toekomstige toepassing van OGM zal de cytogenetica radicaal veranderen en een nieuwe generatie cytogenetici mogelijk maken.
Dr. Alex Hoischen
Dr. Cleo van Diemen
Long read sequencing
Sommige delen van ons genoom kunnen we moeilijk lezen met de huidige technieken in de genoomdiagnostiek. Dit heeft deels een biologische/technische oorzaak, bijvoorbeeld doordat GC-rijke gebieden moeilijk te amplificeren zijn, en deels een bioinformatische, bijvoorbeeld doordat het met korte DNA sequenties niet mogelijk is om een gen en diens homoloog te onderscheiden. Een oplossing voor deze problemen is mogelijk long read sequencing: met deze techniek kunnen sequenties tot wel 100 kB gelezen worden. In het UMCG willen we deze techniek implementeren om, in eerste instantie, alle genen met repeat sequenties tegelijkertijd te analyseren en daarmee onze diagnostiek te vereenvoudigen en zelfs te verbeteren. In mijn presentatie zal ik onze eerste ervaringen en resultaten met long read sequencen delen.
RNA en functioneel onderzoek
Voor genetische aandoeningen is een moleculaire diagnose cruciaal voor optimale behandeling, prognose en counseling. Vaak lukt het met routinematige, op DNA gebaseerde tests niet om een genetische diagnose vast te stellen of worden er varianten van onbekende klinische betekenis gevonden. Sommige potentiële pathogene DNA varianten worden niet gedetecteerd en/of hun effect kan niet goed geïnterpreteerd worden op transcript of eiwit niveau. RNA analyse, waaronder transcriptoom analyse (cDNA/RNA-sequencing/RNA-seq), kan de “diagnostic yield” verbeteren, maar wordt nauwelijks routinematig in diagnostiek toegepast.
Hier hebben we het diagnostische potentieel van routinematige RNA analyses onderzocht bij patiënten met verschillende genetische aandoeningen door grofweg twee benaderingen. Voor varianten waarvan er een mogelijk effect op mRNA splicing is, voeren we gerichte analyse uit d.m.v. RT-PCR en Sanger analyse van RNA uit bloed, fibroblasten of via mini-gene exon-trapping. Daarnaast hebben we een RNA-sequencing methode ontwikkeld bij patiënten bij wie er geen definitieve moleculaire diagnose is gekomen uit DNA/genoom onderzoek. RNA-seq wordt uitgevoerd op gekweekte huidfibroblasten van patiënten en gemodificeerde OUTRIDER Z-scores worden gebruikt voor de detectie van afwijkingen van expressie in een monster t.o.v. een controle cohort. Vervolgens hebben we een gebruiksvriendelijke webapplicatie ontwikkeld waarin analyse-instellingen aangepast kunnen worden aan de diagnostische vraag d.m.v. filtering op o.a. exome panel, HPO termen en regions of interest/homozygosity.
Gericht splicing onderzoek leidt in ongeveer 50% van de geteste varianten van onbekende klinische betekenis tot herclassificatie naar (waarschijnlijk) pathogeen (klasse 4 of 5) en dus een definitieve diagnose voor de patiënt. Ons recente transcriptoom-analyse onderzoek op 96 personen, waaronder 67 niet-gediagnosticeerde proefpersonen met neurodevelopmental disorders (NDD’s), laat zien dat er in 12% van deze patiënten alsnog een afwijking in RNA gevonden wordt die een verklaring biedt voor de aandoeningen (Dekker, Schot et al., Am J Hum Genet, 2023). Onze resultaten tonen aan dat zowel gerichte analyse van mRNA splicing als transcriptoom analyse complementair zijn aan de genoom diagnostiek, en beiden sterk bijdragen aan het vinden van moleculaire diagnoses bij genetische aandoeningen. Daarnaast helpen deze inzichten bij de implementatie en interpretatie van whole genome sequencing (WGS).
Dr. Tjakko van Ham
Boven: Elske Westland, ouder van Linn
Onder: Dr. Leonie Menke
Het Menke-Hennekam syndroom
Van ontdekking en diagnose tot het dagelijkse leven met deze aandoening.
In het Amsterdam UMC werden kinderen gezien met een ontwikkelingsachterstand of verstandelijke beperking met een verandering in CREBBP of EP300 maar zónder de uiterlijke kenmerken van Rubinstein-Taybi syndroom. Toen de kinderen op een rij gezet werden, bleken ze allemaal een kleine verandering te hebben in een specifiek gebiedje van deze genen: het zogenaamde ZZ en TAZ2 domein en de eerste alpha-helix van ID4. Bij het bestuderen van nog meer kinderen en volwassenen, bleken de kinderen met een verandering in ID4 sterk op elkaar te lijken, en ook de mensen met een verandering in respectievelijk ZZ en TAZ2 bleken overlappende kenmerken te hebben. Met behulp van onderzoek naar syndroom-specifieke genoomwijde methyleringspatronen (episignatures) bleek de veronderstelling te kloppen dat Menke-Hennekam syndroom (MKHK)-ID4 een apart subtype is. Ook voor ZZ en TAZ2 werden twee aparte methylatieprofielen gevonden. Los van de speurtocht naar de verschillende syndromen en subtypen, worden de kenmerken van de kinderen en volwassenen verzameld en wordt er zorg verleend aan de patiënten in Nederland en ook daarbuiten. Er is een internationale facebook groep van ouders van kinderen met MKHK en de eerste Nederlandse bijeenkomst van gezinnen heeft al plaats gevonden. Maar we zijn er nog lang niet: subtype-specifieke protocollen voor zorg en follow-up zijn hard nodig en het zou mooi zijn als ook de episignatures van ZZ en TAZ2 bruikbaar worden voor de diagnostiek, zodat elk kind zeker kan zijn van de juiste diagnose. In deze presentatie zullen Elske, moeder van Linn (4 jaar) en Leonie Menke jullie meenemen op het pad van de ontdekking van de aandoening tot aan de geboorte van en het dagelijks leven met Linn, met alle wensen en dromen voor de toekomst die daarbij komen kijken.
Bioinformatica, een introductie in sequentie analyse
In het lab wordt DNA uit bloed (of ander weefsel) geisoleerd en opgewerkt. Het opgewerkte sample wordt vervolgens gesequenced, wat resulteert in een enorme hoeveelheid ruwe data. Deze data worden door bioinformatica tools omgezet in een .vcf (variant call format) file. In deze presentatie geef ik een introductie in de alignment van reads en de variant calling, ofwel de tools en algoritmes die gebruikt worden om ruwe data om te zetten in relevante informatie voor de genoomdiagnostiek.
Dr. Hanneke van deutekom
Prof. Dr. Meike Bartels
Genen en Geluk
De een geeft een 8 aan zijn leven de andere een 5. De een voelt zich bijna altijd gelukkig, de ander maar af en toe. Waar komen deze verschillen in geluksgevoel vandaan?
Aan de hand van de waardevolle data van het Nederlands Tweelingen Register laat Meike Bartels zien dat verschillen in geluksgevoel voor een deel komen doordat mensen genetisch van elkaar verschillen. Ze beschrijft tevens het grote internationale onderzoek dat de eerste genetische varianten voor geluk heeft gevonden en geeft een overzicht van de stand van zaken op het gebied van genetica en geluk.
Meike Bartels (1973) is University Research Chair hoogleraar Genetics and Wellbeing bij de Afdeling Biologische Psychologie, Vrije Universiteit Amsterdam. Ze startte haar onderzoekslijn naar geluk met een VENI en open competitie subsidie van NWO. In 2014 werd zij benoemd tot Hoogleraar onder het competitieve en eervolle University Research Programma van de VU. Ze publiceerde meer dan 275 papers in peer-reviewed tijdschriften, waaronder het eerste moleculair genetische bewijs voor welbevinden in PNAS en de eerste genetische varianten voor welbevinden in Nature Genetics. Ze kreeg een prestigieuze ERC Consolidator beurs om haar onderzoekslijn over genetica en welbevinden te consolideren. Recentelijk heeft ze een NWO-VICI beurs toegekend gekregen om haar onderzoek verder uit te breiden. In 2022 heeft ze en bijdrage geleverd aan het World Happiness Report. Ze is de immediate past-president van de International Positive Psychology Association. Ze is tevens de directeur van de Research Master Genes in Behaviour in Health. Ze leidt en begeleidt verschillende onderzoeksprojecten om zicht te krijgen op de onderliggende bronnen van variatie in geluk en welbevinden.
Hoe maak ik zuivere keuzes?
Rob Urgert, Wetenschapper, televisiemaker en cabaretier. O.a. bekend van De Kwis en Het Instituut
foto gemaakt door: Olivier Thijssen