Cardiovasculaire Geneeskunde.nl

De rol van next-generation DNA sequencing in het identificeren van cardiovasculaire aandoeningen

Mogensen J et al., Eur Heart J 2015

 

The current role of next-generation DNA sequencing in routine care of patients with hereditary cardiovascular conditions: a viewpoint paper of the European Society of Cardiology working group on myocardial and pericardial diseases and members of the European Society of Human Genetics

 
Mogensen J, Van Tintelen JP, Fokstuen S, et al.
Eur Heart J published 5 April 2015, 10.1093/eurheartj/ehv122
 

Introductie

Diverse richtlijnen bevelen genetische testen aan om te screenen voor bepaalde relatief frequente cardiovasculaire (CV) condities met Mendeliaanse overerving. Via cascade screening, kan het pre-symptomatisch testen van familieleden adequate klinische opvolging van dragers van mutaties verzekeren en maakt het mogelijk om niet-dragers te ontslaan van klinische follow-up.
Recente ontwikkelingen in DNA sequencing technologie maken het mogelijk om grote aantallen ziektegenen tegelijk te onderzoeken: Next-Generation Sequencing (NGS) genoemd. Een gevolg van deze benadering is dat sequentievarianten van onduidelijke klinische betekenis (VUS) ook worden opgespoord. Interpretatie van de niet altijd duidelijke resultaten van NGS analyse is daarom uitdagend. Dit ‘current opinion’ artikel bespreekt de betekenis van NGS voor cardio-genetische services.
 

Methoden voor identificatie van ziekte-veroorzakende mutaties

In de context van erfelijke CV condities waarvoor het aantal onderliggende oorzakelijke mutaties aanzienlijk is, is het parallelle sequencing proces van NGS erg nuttig. NGS kan sneller en voor lagere kosten worden uitgevoerd dan de eerder veel gebruikte Sanger sequencing methode. NGS maakt het verder mogelijk om zeer grote ziektegenen te analyseren.
NGS kan worden uitgevoerd door te focussen op ‘targeted gene panels’, of als compleet exoomsequencing (WES) of compleet-genoomsequencing (WGS). Gerichte genenpanels leveren resultaten met identieke analytische kwaliteit als Sanger sequencing, en ze zijn sneller en goedkoper met betere dekking en gevoeligheid dan WES en WGS. WES en WGS maken een onbevooroordeelde zoektocht naar mutaties mogelijk. Momenteel wordt het echter niet als meest geschikte methode gezien voor routinematige diagnostische doeleinden, aangezien niet ieder deel van de coderende sequentie voldoende wordt gedekt, hetgeen kan leiden tot vals-negatieve resultaten. Management van de enorme hoeveelheden data die worden gegenereerd met WES en WGS is ook een praktische uitdaging die moet worden opgelost voordat het routinematig kan worden ingezet.
 

Interpretatie van de sequencingresultaten

Met de snel groeiende aantallen genen die worden geïdentificeerd met NGS, ontstaat ook de noodzaak om de varianten te classificeren als pathogeen, goedaardig of VUS. Complementaire onderzoeken en grondige interpretatie  zijn essentieel om misclassificatie te voorkomen.
  1. Frequentie van varianten in gezonde controles
    Na identificatie van een sequentievariant in een patiënt, moet worden bepaald of deze variant aanwezig of afwezig is in één van de publieke databases van de frequentie van varianten in de coderende sequentie van het humane genoom in schijnbaar gezonde controles. De frequentie in controles is een indicatie of een variant normale variatie weerspiegelt of een potentiële ziekte-geassocieerde mutatie.
  2. Gepubliceerde data
    Het moet worden gecontroleerd of een variant is gerapporteerd als ziekte-veroorzakend, waarbij in gedachten moet worden gehouden dat data uit pre-NGS-tijden met maar een beperkt aantal controles zijn verkregen. Een aanzienlijk aantal varianten die eerder als pathogeen zijn gerapporteerd, blijken nu goedaardig op basis van hun frequentie in de normale populatie.
  3. Co-segregatie in families
    Co-segregatie van een variant met een aandoening in een grote familie met veel aangedane individuen is een sterke aanwijzing voor causatie. Dit is echter niet een veelvoorkomend klinisch scenario. Veel nieuwe varianten die met NGS worden geïdentificeerd zullen eerst als VUS worden geclassificeerd.
  4. Waarschijnlijke effect op het eiwit en evolutionaire conservatie
    Het type mutatie (nonsens, missense, splice site), het niveau van conservatie in evolutie (vergelijk met andere diersoorten) en gebruik van in silico voorspellingsmodellen kunnen een idee geven van de impact op de eiwitstructuur die het mogelijk heeft (pathogeen of niet).
 

Informed consent en ethische overwegingen

Voordat WES of WGS wordt uitgevoerd is het belangrijk om met patiënten te bespreken of genen die niet gerelateerd zijn aan hun aandoening ook moeten worden geïnterpreteerd en of zij geïnformeerd willen worden over mogelijk relevante bevindingen in genen die niet gerelateerd zijn aan de conditie waarvoor ze worden getest. Een andere uitdaging van NGS is de mogelijkheid van reclassificatie van genetische varianten van goedaardig naar ziekte-veroorzakend, of vice versa, op een later tijdstip.
WES en WGS worden daarom momenteel gezien als diagnostische methode in ontwikkeling. De auteurs stellen voor dat alleen bekende ziektegenen met aanzienlijk bewijs van causaliteit worden onderzocht wanneer routinematig genetische testen worden aangeboden. In geval van minder bewijs van causaliteit moeten genen worden geclassificeerd als kandidaatgenen, en moeten deze in eerste instantie worden onderzocht voor onderzoeksdoeleinden.  
 

Delen van informatie in publieke databases

Om NGS volledig te kunnen benutten moeten toegewijde databases worden ontwikkeld die sequencinggegevens en klinische informatie over patiënten combineren. Delen, vergelijken en continue updaten van deze kennis zal correcte interpretatie van geïdentificeerde sequentievarianten faciliteren, en klinische efficiëntie zekerstellen en voortdurende evaluatie van de gerapporteerde sequentiedata in stand houden.

 
Moeilijkheden bij diagnose en organisatie van cardio-genetische service

De ontwikkeling van NGS maakt het haalbaar en wellicht verleidelijk om minder stringente indicaties voor genetisch testen toe te passen. De diagnostische opbrengst van genetisch onderzoek is echter het hoogst in patiënten met familiaire aandoeningen die aan de diagnostische criteria voldoen voor de betreffende aandoening. In geval van een onduidelijke klinische diagnose is het doorgaans moeilijk om vast te stellen of een sequentievariant causatief is.
Het is daarom essentieel dat cardiologen, moleculair biologen, bio-informatici en klinisch genetici nauw samenwerken om accurate klinische diagnose te verzekeren, en optimale voorlichting en management van families met erfelijke C aandoeningen te bieden. Het samenbrengen van de ervaring van multidisciplinaire teams in publieke databases zal het mogelijk maken om alle data gegenereerd met NGS te vertalen naar bruikbare kennis in het voordeel van patiënten en hun familie.
 
Vind dit artikel online bij European Heart Journal