Volledige genoomanalyse leidt tot snellere diagnose van zeldzame ziekten

In België leidt zes tot acht procent van de bevolking aan een zeldzame aandoening. De weg naar een diagnose, en dus een behandeling, is voor hen vaak lang en heel onaangenaam. Onderzoekers van de KU Leuven hebben, samen met een internationaal team onder leiding van de Universiteit van Cambridge, nu een methode ontwikkeld waardoor een volledige genoomanalyse hen sneller duidelijkheid kan geven. Waar whole-genome sequencing op dit moment nog vooral gebruikt wordt voor wetenschappelijk onderzoek, zet dit team de techniek voor het eerst in om tot een diagnose te komen.

"Op dit moment wordt al partiële genoomanalyse gebruikt in het ziekenhuis: dokters gaan in het menselijk genoom op zoek naar waar de fout zich zou kunnen bevinden. Daarbij kijken ze echter enkel naar het kleine stukje van het genoom dat goed gekend is, het coderende deel. Ons onderzoek is uniek, omdat we gingen kijken naar het volledige genoom. Zo zagen we dat ook op de grote delen van ons genoom die op dit moment nog onbekend terrein zijn (zo'n 99%) afwijkingen kunnen voorkomen die een aandoening verklaren", zegt professor Kathleen Freson, verbonden aan het Centrum voor Moleculaire en Vasculaire Biologie van de KU Leuven. "We vonden 79 genen waarvan we zeker zijn dat ze verantwoordelijk zijn voor een zeldzame ziekte. Bij nog eens 16 extra genen hebben we een sterk vermoeden."

Van onderzoekslabo naar klinisch labo

Genoomanalyse werd de voorbije jaren veel goedkoper. Maar dan is het nog zaak om door de bomen het bos te zien: "Een volledige genoomanalyse levert een enorme berg aan data op. Binnen ons onderzoeksproject werd statistische software ontwikkeld om op zoek te gaan naar de spelden in deze enorme hooiberg. Zo kunnen we genoomanalyse voor het eerst van het onderzoekslabo naar het klinische labo brengen", aldus professor Freson.

Het genoom van de patiënten met een zeldzame aandoening werd door de diagnostische software vergeleken met het genoom van gezonde mensen. Onbekende afwijkingen die zo zichtbaar werden, kwamen terecht bij het team van professor Freson. Zij ontwierpen de biologische modellen op basis van bloedplaatjes waarmee werd aangetoond dat deze afwijkingen effectief tot een bepaalde zeldzame aandoening leidden. "We hadden daarbij vooral aandacht voor de niet-coderende regio's van het DNA. Dit zijn regio's van het DNA die niet gelinkt zijn aan een eiwit. Tot voor kort werd gedacht dat deze niet-coderende regio's geen functie hadden. Daar kwam enkele jaren geleden verandering in en wij bewijzen nu dat ook op de niet-coderende regio's van ons DNA afwijkingen kunnen zitten die een zeldzame ziekte veroorzaken."

8 jaar onderzoek, bijna 10 000 patiënten

De studie ging van start in 2012. Op acht jaren tijd werd het volledige genoom van een internationale groep van bijna 10 000 mensen met een zeldzame aandoening geanalyseerd. In België namen bijna 1 000 patiënten van UZ Leuven deel aan de studie. Zij werden opgevolgd ondermeer door professor kinderhematologie Chris Van Geet. "Van elke patiënt werd een volledig genetisch rapport opgemaakt. Op basis daarvan gingen we weer in gesprek met de patiënt en de familie om te kijken of ook bij andere familieleden gelijkaardige afwijkingen in het DNA gevonden werden die al dan niet leiden tot dezelfde aandoening", licht professor Van Geet toe. "Bij sommige patiënten konden we de behandeling al aanpassen en optimaliseren op basis van de informatie uit de volledige genoomanalyse."

Dit onderzoek toont aan dat whole-genome sequencing een goede techniek is om patiënten met een zeldzame aandoening sneller te kunnen helpen. "Dergelijke analyse op grote schaal zal ook in ons land op relatief korte termijn ingevoerd worden", aldus professor Freson. "We beschikken reeds over de nodige expertise en apparatuur."

Het onderzoek ‘Whole-genome sequencing of patients with rare diseases in a national health system' werd gepubliceerd in het wetenschappelijk tijdschrift Nature.