Menselijk erfelijk materiaal zit opgeslagen in 46 chromosomen (23 paar)

Nederlands-Frans onderzoek laat zien dat Optical Genome Mapping (OGM) heel snel, effectief en nauwkeurig afwijkingen in chromosomen en DNA opspoort. Soms nog beter dan de bestaande technieken bij elkaar. Dat schrijven de onderzoekers in twee proof-of-concept studies in het American Journal of Human Genetics. De nieuwe techniek kan de bestaande werkwijze in de cytogenetische laboratoria ingrijpend gaan veranderen.

Menselijk erfelijk materiaal zit opgeslagen in 46 chromosomen (23 paar). Hoewel die chromosomen behoorlijk stabiel zijn, kunnen er toch veranderingen in het aantal en de structuur van chromosomen optreden. Een bekend voorbeeld is het syndroom van Down, dat ontstaat door een extra chromosoom 21 (trisomie 21). Een extra chromosoom is een grote verandering, die vrij eenvoudig zichtbaar is te maken. Maar in chromosomen kunnen ook allerlei andere, kleinere veranderingen ontstaan. Soms vallen er stukken DNA weg (deleties), soms wordt een stukje juist herhaald (duplicatie) of verhuist het naar een andere plaats (translocatie). Een bestaand stuk kan ook worden omgedraaid (inversie) of er worden nieuwe stukjes toegevoegd (inserties). Al deze structurele afwijkingen in de chromosomen kunnen ziekten veroorzaken: aangeboren genetische ziekten, die vanaf de geboorte aanwezig zijn zoals het syndroom van Down, of verworven aandoeningen, wanneer de verandering zich voordoet in enkele cellen tijdens het leven die tot kanker leiden, zoals bij leukemie.

Optische Genoom Mapping
Cytogenetica is de genetische discipline die chromosomen onderzoekt op dergelijke afwijkingen. Om zowel de grote als kleine veranderingen in beeld te krijgen, zijn verschillende, elkaar aanvullende technieken nodig zoals FISH, karyotypering en Copy Number Variant (CNV) microarrays. Het zijn vaak bewerkelijke technieken die afzonderlijk slechts een deel van de bovengenoemde afwijkingen in beeld kunnen brengen. Sinds kort is er een nieuwe techniek beschikbaar - Optical Genome Mapping - die de hierboven genoemde technieken in zeker zin bij elkaar brengt. Maar nieuwe technieken moeten zich eerst bewijzen in de praktijk. In het Radboudumc onderzoekt Alexander Hoischen, universitair hoofddocent Genomic Technologies en Immuno-Genomics, nieuwe technieken op hun bruikbaarheid in het klinisch onderzoek en mogelijk daarna in de patiëntenzorg. Dat vereist nauwe samenwerking tussen Radboudumc en de industrie die de nieuwste genomische technologieën ontwerpt en bouwt; in dit geval het in Amerika gevestigde bedrijf Bionano Genomics.

Twee voordelen
Hoischen noemt meteen twee grote voordelen van OGM: “We kunnen nu naar enorm lange stukken DNA kijken, waardoor je minder stukken nodig hebt om het hele chromosoom in kaart te brengen. Dat gaat sneller en levert minder fouten op. En in tegenstelling tot de andere technieken hoeven we het DNA vooraf niet te bewerken of te manipuleren, waardoor we naar het echte, natuurlijke DNA kijken. Kortom: What you see is what you get.”

Automatisch, objectief, digitaal
Bionano heeft een label gemaakt dat zich hecht aan een specifiek stukje DNA dat heel vaak, maar onregelmatig voorkomt. De steeds wisselende afstanden tussen de labels zorgen voor een unieke barcode waardoor onderzoekers altijd precies weten waar ze zitten in het DNA. Dit gelabeld DNA wordt door dunne lange nano-kanaaltjes getrokken waarop een camera zit die voortdurend foto’s maakt. Hoischen: “Op deze manier kunnen we het DNA in hoog tempo automatisch, objectief en digitaal vastleggen in een resolutie die 10.000 keer hoger is dan bij karyotypering. Het is een soort ‘cytogenetica op steroïden’ door zijn kracht en snelheid.”

Erfelijke aandoeningen
Maar werkt de techniek? Twee artikelen in het American Journal of Human Genetics geven daar een positief antwoord op. Dr. Laïla El Khattabi van de Université de Paris, Alexander Hoischen, en hun collega’s testten OGM op 85 samples van patiënten met een erfelijke aandoening die eerder al met de standaardtesten waren onderzocht (karyotypering, FISH, CNV-microarray). Opmerkelijk en uitzonderlijk: OGM vond ze allemaal. El Khattabi: “OGM kan echt een revolutie teweeg gaan brengen in de detectie van chromosoomafwijkingen. Ik denk dat het de belangrijkste technologische doorbraak in de geschiedenis van de cytogenetica kan worden sinds de CNV-microarray."

Early adapters
In het andere, puur Nijmeegse artikel werd de techniek eveneens vergeleken met de standaard testen. Ditmaal keken ze naar het DNA van leukemiecellen van 52 patiënten met leukemie, een hematologische aandoening. Ook hier voldeed OGM optimaal door alle bekende klinische afwijkingen in kaart te brengen. En zelfs meer dan dat. In een aantal gevallen leverde de techniek betere en nauwkeurigere analyses van chromosomale afwijkingen op. Erg belangrijk, omdat de juiste behandeling daar vaak vanaf hangt. Hoischen: “We zijn early adapters van verschillende genoom technologieën, vaak met het doel om ze snel routinematige in de kliniek toe te passen. De overtuigende gegevens in deze twee proof-of-concept-onderzoeken illustreren opnieuw dat het Radboudumc voorop loopt in technische innovaties in de humane genetica voor de zorg. Deze ‘Next Generation Cytogenetics’ kan de al decennia bestaande routinetests gaan vervangen, met enorme verbetering van de workflow en de zorg voor patiënten.” Iets wat door Dr. Marian Stevens-Kroef, Laboratoriumspecialist Klinische Genetica in het Radboudumc, wordt bevestigd: "OGM belooft de cytogenetische tests bij patiënten met hematologische maligniteiten aanzienlijk te verbeteren."

Verdere uitrol
Radboudumc-onderzoekers Kornelia Neveling en Tuomo Mantere, eerste auteurs van beide onderzoeken, zijn ook positief over de techniek. Neveling: “Het is een relatief eenvoudige technologie, voor zowel het natte lab als de data-analyse, en we voorzien grote voordelen bij gebruik in een klinische setting. Naast deze twee studies heeft OGM al geholpen bij het oplossen van meerdere medische mysteries, die soms al meer dan 20 jaar op een antwoord wachten.”

Tuomo Mantere, voormalig postdoc bij Alexander Hoischen en inmiddels verbonden aan de Oulu University in Finland: "De gemakkelijke implementatie van deze techniek en de overtuigende overeenstemming met de standaard cytogenetische methoden die in deze twee onderzoeken wordt gepresenteerd, hebben me overtuigd om OGM nu ook in Finland op te zetten."

 

Aanvullende info ...

Raadpleeg de bron en/of aanbieder voor meer informatie over dit bericht. Nieuws kan veranderen, fouten of onjuistheden omvatten. Lees ook onze disclaimer en rapporteer a.u.b. berichten, reacties en/of beeld die ingaan tegen onze voorwaarden.

Klik op de onderstaande tags voor relevante berichten, indien aanwezig ...

Naam auteur en/of bewerkt door: Radboudumc
Fotograaf of fotobureau: : INGImages
Bron bij dit artikel: : Radboudumc
Wat is de URL bij deze bron?: https://www.radboudumc.nl/nieuws/2021/next-generation-cytogenetics-komt-eraan
Originele titel: Next Generation Cytogenetics komt eraan
Doelgroep: Zorgprofessionals, Studenten
Datum: 2021-07-08

Relevante artikelen ...

Zoektocht naar zuurstofarme kankercellen Kanker ontstaat door veranderingen in het DNA waardoor cellen ongecontroleerd gaan delen Kanker te lijf gaan met radioactieve deeltjes die patiënten ... Wetenschap & onderwijs Thu, 02 Sep 2021, 18:20:29
Energiehuishouding malariaparasiet basis voor medicijnonderzoek De malariaparasiet Plasmodium falciparum wordt overgebracht door een mug, die met een muggenbeet de parasiet in het lichaam brengt De energiehuishoud... Wetenschap & onderwijs Fri, 16 Jul 2021, 11:49:23
Nieuwe biomarker kan vorm van epilepsie opsporen De ontdekking en typering van de nieuwe biomarkers kunnen leiden tot uitbreiding van de hielprik bij pasgeborenen Eindelijk is het mogelijk om pasgeb... Wetenschap & onderwijs Thu, 08 Jul 2021, 12:31:18
Nieuw lab gericht op gezondheid, gedrag en voeding geopend Binnen het nieuwe initiatief starten acht PhD-studenten en drie postdocs Het nationale Innovation Center for Artificial Intelligence (ICAI) opent een... Wetenschap & onderwijs Fri, 12 Feb 2021, 15:49:46
Door boeken lezen meer empathie en inlevingsvermogen Door het lezen van literatuur kan men inlevingsvermogen krijgen in kwetsbare groepen binnen onze samenleving Radboudumc en Bibliotheek Gelderland Zui... Wetenschap & onderwijs Thu, 04 Feb 2021, 06:46:37
Om ernstige ziekte te voorkomen mag DNA aangepast worden Dat is de uitkomst van de DNA-dialoog, een serie gesprekken over knutselen aan erfelijk materiaal De meeste Nederlanders hebben geen principiële bezw... Wetenschap & onderwijs Tue, 26 Jan 2021, 11:54:45