aangeboren hartafwijkingen - umcg
TRANSCRIPT
Aangeboren hartafwijkingen
Het is erfelijk!
Mieke Kerstjens-Frederikse, klinisch geneticus
Geen belangenverstrengeling
2
Structureel hart voor het hart
3
Marrit Hitzert klinisch geneticus i.o. Cleo v Diemen moleculair geneticus Yvonne Vos moleculair geneticus Nicole Corsten klinisch geneticus Anne Herkert klinisch geneticus Rolf Berger kindercardioloog Nora Spraakman student geneeskunde Sietske Hajtjema student geneeskunde Conny v Ravenswaaij klinisch geneticus Ludolph Boven research analist Martijn de Groot klinisch geneticus i.o. Birgit Raddatz moleculair geneticus Aafke Engwerda promovenda Iris Sappé student laboratoriumschool Joeri vd Velde bioinformaticus Mieke Kerstjens klinisch geneticus
Het is erfelijk!
• Hart ontwikkeling • Types erfelijkheid bij hartafwijkingen • Basis Genetica • Wat is nieuw in diagnostiek hartafwijkingen • Wat is nieuw in research hartafwijkingen
4
Waarom genetische diagnostiek bij hartafwijkingen?
Doel: oorzaak voor hartafwijkingen vinden • Prognose voor het kind • Behandeling • Herhalingskans
Normal heart
6
Hart ontwikkeling 1 van buis naar kamers
Bruneau Nature 2008
7
Hart ontwikkeling 2 scheiden van de compartimenten
Bruneau Nature 2008
8
Ventricular septation Atrial septation Outflow tract septation Day 50 to 90 day 60-birth day 60-birth
Wat kan er fout gaan?
Everything that can go wrong, will go wrong!
9
Welke hartafwijkingen zijn erfelijk?
Alle! Regulatie door > 600 genen
10
Maar vooral: • Linkszijdige hartafwijkingen (aortaklep afwijkingen,
coarctatio aortae, hypoplastisch linker hart • Transpositie van de grote vaten • Tetralogie van Fallot • AVSD
In 30-50% wordt een genetische oorzaak vastgesteld
─ Numerieke chromosoomafwijkingen (Down, Turner, etc)
10%
─ Kleine chrom. afwijkingen(del 22q11.2, del 7q11, etc) 10-25%
─ Monogene afwijkingen(NOTCH1, NKX2.5, CHD7 etc) 10% en stijgend ─ Complex 50-70%
11
Aangeboren Hartafwijkingen Genetica
Basics
12
Van cel naar DNA 13
3.3 miljard baseparen
20.000 genen
Verdeeld over
46 chromosomen
14-11-2018
Van DNA naar eiwit
14
Cel Chromosoom (“kookboek”) Gen (“recept”)
Eiwit “maaltijd”
DNA
Chromosomenonderzoek
14-11-2018
Veranderingen in DNA: genen 15
DNA: de code van een gen (recept)
Aminozuren: de bouwstenen van een eiwit (ingrediënten)
Functioneel eiwit (maaltijd)
14-11-2018
Veranderingen in DNA: genen 16 Verandering in de
DNA code (recept)
Verandering van een aminozuur (ingrediënten)
Het eiwit werkt niet goed (maaltijd)
C
14-11-2018
Wat doe je met genetisch onderzoek?
• Zoeken naar veranderingen in het erfelijk materiaal 17 14-11-2018
Wat doe je met genetisch onderzoek?
Afhankelijk van je vraag en de techniek!
18
• Chromosomenonderzoek • SNP-array • QF-PCR • FISH • Gericht DNA-onderzoek • Genpakketten • Exoom sequencing • Genoom sequencing
> Kookboeken > Pagina’s te weinig/teveel > Specifiek boek/pagina > Specifiek boek/pagina > Letters van specifiek recept > Letters van meerdere recepten > Letters van alle recepten > Letters van alle boeken
14-11-2018
Samenvatting 19
Cel Chromosoom (“kookboek”) Gen (“recept”)
Eiwit “maaltijd”
DNA
Chromosomenonderzoek
14-11-2018
In 30-50% wordt een genetische oorzaak vastgesteld
─ Numerieke chromosoomafwijkingen (Down, Turner, etc)
10%
─ Kleine chrom. afwijkingen(del 22q11.2, del 7q11, etc) 10-25%
─ Monogene afwijkingen(NOTCH1, NKX2.5, CHD7 etc) 10% en stijgend ─ Complex 50-70%
20
Aangeboren Hartafwijkingen Genetica
Wat is de laatste 5 jaar veranderd?
21
Techniek en snelheid: Next generation sequencing (NGS) methode om parallel grote hoeveelheden DNA te sequencen in één test. • Whole genome (alle DNA: “whole genome sequencing” WGS) • Whole Exome (alle 20.000 genen; “whole exome sequencing” WES) • Genpanel (selectie van genen geanalyseerd (WES gebaseerd genpanel)
Next generation sequencing (NGS)
22
> Genpakketten > Exoom sequencing > Genoom sequencing
> Letters van meerdere recepten > Letters van alle recepten > Letters van alle boeken
23
Betekenis voor aangeboren hartafwijkingen
• Diagnostiek: 3 genpanels ─ Totaal panel aangeboren hartafwijkingen ─ Subpanel heterotaxie (o.a. transpositie grote vaten) ─ Subpanel linkszijdige hartafwijkingen
• Research: vinden van nieuwe genen ─ Voorbeeld: TAB2
24
Hoe vinden we nieuwe genen? een voorbeeld
Een voorbeeld: combinatie van patiënten participatie, social media, klinische herkenning, en technologie
25
6q25.1 deletie patienten met mitralisklep afwijkingen
• lang gezicht • hoog voorhoofd • vlak middengelaat • smalle oogspleten • upslant
6q25.1 deletie patienten
Foto’s verwijderd
Index patient:
-disproportionele kleine lengte
-mitralisklep dysplasie, prolaps
24y Foto’s verwijderd
• disproportionele kleine lengte
• mitralisklep stenose
-Aorta dilatation
Foto’s verwijderd
Opgelost!
• Overlappend gebied van chromosoomafwijkingen bevat het TAB2 gen, dat ontbreekt volledig
• De 2 families hebben een fout binnen in het gen
Niet werkend/afwezig TAB2 veroorzaakt hartklepafwijkingen (en uiterlijke kenmerken)
Manuscript in preparation
31
Genetische diagnostiek bij prenataal ontdekte hartafwijkingen
Nicole Corsten-Janssen Klinisch geneticus UMCG
Inhoud
• Waarom genetische diagnostiek?
• Wat is anders prenataal? • Welk genetisch onderzoek? • Opbrengst
─ Retrospectieve analyse EUROCAT data
• Prenatale WES in het UMCG • Uitdagingen prenatale WES
en voor de toekomst
33
Wat is anders prenataal?
• Prenatale diagnose postnatale hartafwijking: 62% (N=380/610)
Diagnostiek hartafwijkingen
Cijfers van zwangerschappen 2008-2013
Wat is anders prenataal? Informatie cardiaal fenotype
Bron: H. Fleurke-Rozema, proefschrift ‘Impact of 20 weeks scan’, hoofdstuk 6 https://www.rug.nl/research/portal/files/46538010/Chapter_6.pdf
Wat is anders prenataal? Informatie extra-cardiaal fenotype
Wat is anders prenataal?
• Consequenties van diagnose
• Kennis over prenatale fenotype genetische syndromen
• Materiaal ─ Vlokken ─ Vruchtwater
Welk genetisch onderzoek prenataal?
• QFPCR (13,18,21,X,Y) ─ 3 werkdagen
• SNP array ─ 2 weken
• Soms gerichte DNA diagnostiek ─ Oa skeletafwijkingen, noonan syndroom
• Whole exome sequencing ─ op indicatie
Prenatale diagnostiek bij echo afwijkingen
Welk genetisch onderzoek prenataal?
Cel
Gen (“recept”)
Eiwit “maaltijd”
DNA
> QF-PCR > Array > Exoom sequencing
> Specifieke boeken, 13, 18, 21, X, Y > Pagina’s missen/teveel > Letters van alle recepten
Zuurstofrijk bloedZuurstofarm bloedGemengd bloed
aortaklep
mitralisklep
Onderontwikkeld klepblad
Pulmonalisklep
tricuspidalisklep
Onderontwikkeld klepblad
Opening tussen kamers
Opening tussen
boezems
Opbrengsten genetisch onderzoek
• Opbrengst 20-40% ─ Afhankelijk van type
hartafwijking ─ Hogere bij extra-cardiale
afwijkingen
QFPCR en array
Bron: Qiao et al, prenatal diagnosis , 2019
AVSD
Opbrengst genetisch onderzoek
• Meerdere case reports • 5 cohort studies
─ Totaal 248 patiënten • waarvan 189 geïsoleerd (76%) • 16-81 foetus per studie
─ Diagnoses met WES 10% (n=25) • Opbrengst WES: 0-16% • 2 studies genpanel (77 of 108 genen) • Geïsoleerd 7% vs extracardiaal 19%
Prenatale WES
Bron: Qiao et al, prenatal diagnosis , 2019; Westpahl et al. clinical genetics 2019; Petrovski et al, lancet 2019; Lord et al, lancet 2019; Lamont et al, J Obstet Gynaecol can 2018 , Hu et al, ultrasound obstet gynaecol, 2018
Opbrengst genetisch onderzoek
• Wat wordt er gevonden? ─ Geïsoleerde hartafwijkingen: 14 diagnoses
• 6 geïsoleerde oorzaken ─ TBX1 ─ NR2F2 ─ GATA4 ─ TAB2 ─ CITED2 ─ MYH6
• 8 syndromale oorzaken ─ Kabuki syndroom (2x) ─ CHARGE syndroom (2x) ─ Ciliaire dyskinesie (2x) ─ Noonan syndroom ─ KBG syndroom
Prenatale WES
Retrospectieve analyse
Voorlopige resultaten • EUROCAT databasegegevens • Prenataal ontdekte geïsoleerde hartafwijkingen • Periode: 2009-2018
• Slechts 14 WES
Prenataal geïsoleerde hartafwijkingen
314 casus met prenataal
geïsoleerde hartafwijkingen
klinisch N=2
Chromosomaal N=69
DNA N=3
88% postnataal geïsoleerd
N=275
74 genetische diagnoses (24%)
Prenatale WES uitkomsten UMCG
• Pilot: Maart 2018-januari 2019 • WES tijdens de zwangerschap
─ Pakket van ongeveer 4000 genen ─ Uitslag termijn 2 weken
Indicatie: • 2 of meer echoafwijkingen
─ Of 1 echoafwijking en 1e graads met soortgelijke afwijkingen
• Beide biologische ouders beschikbaar
Genetische diagnoses bij 64%
Geen 36%
QFPCR 35%
Array 11%
WES 18%
Prenatale WES uitkomsten UMCG
N=55
Prenatale WES uitkomsten UMCG
• Diagnoses bij 45% van de foetussen met ook aangeboren hartafwijking
Focus op hartafwijkingen Echo: hartafwijking + SNP-array en WES
N=11
Diagnose met WES N=3 (27%)
Diagnose met SNP-array N=2 (18%)
Geen diagnose N=6 (55%)
Twee voorbeelden • G1, GUO indicatie:
cheiloschisis bij vader • GUO: cheilognatopalato
schisis en complex cor viteum
• LO: vader geen aanwijzingen syndroom
• QF en Array: ga • WES: de novo mutatie in
CHD7-gen: CHARGE syndroom
• G1 • GUO: dubbelzijdige
schisis, verdenking palatoschisis links, hartafwijking (VSD, overrijdende aorta?)
• QF en Array: ga • WES: de novo mutatie
in KMT2D-gen: Kabuki syndroom
Uitdagingen van prenatale WES
1. Informatie over fenotype 2. Kennis genetische
aandoeningen 3. Medisch-ethisch 4. Onduidelijke bevindingen 5. Nevenbevindingen: wat
rapporteren? Wanneer? 6. Tijd en kosten 7. Technologie 8. …
Prenatale WES voor hartafwijking
50
• Veel belovend! Maar ook nog uitdagingen te gaan
Uitdagingen voor de toekomst
• Vinden van meer genen • Vinden van fouten in regulatie
mechanismen Epigenetica:
=omkeerbare erfelijke veranderingen in de genfunctie die optreden zonder wijzigingen in de volgorde van de basenparen van het DNA in de celkern + de processen die de zich ontplooiende ontwikkeling van een organisme beïnvloeden.
Met dank aan Clinical Genetics: Anne Herkert Katelijne Bouman Joke Verheij Patrick Rump Conny van Ravenswaaij-Arts Irene van Langen Mieke Kerstjens
Genome diagnostics: Martine Meems-Veldhuis Rianne Kinds Martijn Viel Arjen Schepers Ron Suijkerbuijk Birgit Raddatz
Genomics Coordination Center: Patrick Deelen Joeri van der Velde Pieter Neerincx Morris Swertz
Research: Cleo van Diemen Janouk Diphoorn Julia El Mecky Mirjam Plantinga Krista van Dijk-Bos Jelkje de Boer-Bergsma Desirée Weening Lennart Johansson Rolf Sijmons
En nog meer…
Pediatrics: Rolf Berger Obstetrics Leonie Duin Jan Jaap Erwich Wendy Manten Joost Bosma Bas Nijbijvank
Funding: UMCG Healthy Aging Project (prenatal WES) ZZF (HLHS project)
