Artikelen

Versnelling voor klinische genetica

Patrick Marx | woensdag 11 maart 2020

De verregaand geautomatiseerde techniek van whole exome sequencing is bezig aan een opmars in laboratoria voor klinische genetica. Het roept ook vragen op over ethiek en privacy.

Senior analist Patrick van Zon werkt bij de sectie genoomdiagnostiek van de afdeling genetica in het UMC Utrecht. ‘In ons laboratorium onderzoeken we DNA geïsoleerd uit bijvoorbeeld bloed of vlokken uit vruchtwater op genetische afwijkingen. Per jaar verwerken we DNA van veertienduizend mensen.’

‘De sequencer genereert in drie dagen tijd tussen 1,5 en 3 terabyte data per run’

Voor de analyse van een erfelijke ziekte met één specifieke afwijking vertrouwen de Utrechters nog steeds vooral op sequencing volgens Sanger (uit 1977), dus met elektroforese van DNA-fragmenten met fluorescent gelabelde dideoxynucleotides. Maar nieuwe technieken maken het mogelijk meer heterogene genetische ziektebeelden te analyseren met afwijkingen in meerdere van soms wel honderden genen. Van Zon: ‘Tot voor kort analyseerden we eenvoudige heterogene afwijkingen gen voor gen. Deze aanpak is echter te arbeidsintensief en te duur. Met whole exome sequencing breng je in één keer alle coderende genen in het menselijk genoom in kaart.’

De techniek begint met de automatische isolatie van DNA van de patiënt. Het DNA ondergaat vervolgens een complex fysisch en chemisch proces. De twintigduizend coderende genen worden geïsoleerd met magnetisch gelabeld RNA dat aan de genen bindt. Het niet-gebonden DNA wordt verwijderd. Het overgebleven coderende DNA gaat in een next generation sequencer.

Van Zon: ‘De sequencer genereert in drie dagen tijd tussen 1,5 en 3 TB (terabyte) data per run met DNA van 63 patiënten. De geautomatiseerde data-analyse duurt nog één dag waarna onze experts de data interpreteren om te achterhalen welke mutatie bij de ziekte van de patiënt past? Omdat het onderzoek meerdere stappen kent die overnacht gebeuren en omdat het proces in het weekend stilligt, duurt de hele analyse minimaal elf dagen. Jammer genoeg bestaat er nog geen sequencer die in één keer een geïnterpreteerde dataset uitspuugt. Fabrikanten ontwikkelen overigens wel systemen die het hele proces integreren en daarmee sneller uitvoeren.’

‘Alleen geschikt voor research’

De uitdagingen in het automatiseringsproces waren vooral juridisch van aard. Zo is databeveiliging een belangrijk item. Er bleken ook uitdagingen op medisch-ethisch gebied: ‘Als je alle genen bekijkt, dan vind je mogelijk afwijkingen waar je niet naar zoekt, in bijvoorbeeld met kanker geassocieerde genen. Wat doe je dan? De patiënt vroeg immers niet om een analyse van deze genen. Om deze reden kijken we, zo mogelijk, alleen naar de informatie van genen die vermoedelijk bij de genetische afwijking betrokken zijn.’

Apparatuur voor genetisch onderzoek bevat bijna standaard een sticker met als opschrift: ‘alleen geschikt voor research’. Van Zon: ‘Het gebruik van zo’n apparaat voor diagnostische toepassingen wordt steeds meer onderwerp van discussie met juridische afdelingen binnen de ziekenhuizen. Europese wetgeving gaat over twee jaar nog verder; de In Vitro Diagnostica regelgeving eist dat alle apparatuur ontwikkeld en onafhankelijk getest wordt voor klinisch gebruik. De eisen gaan heel ver, denk aan voorverpakte reagentia die het apparaat zelf controleert en openmaakt zodat je als gebruiker niks meer fout kunt doen. Gelukkig werken leveranciers van apparatuur en hulpmiddelen voor moleculaire genetische diagnostiek eraan om aan de nieuwe richtlijn te voldoen.’

Patrick van Zon vertelt zijn uitgebreide verhaal op 24 maart tijdens LabAutomation 2020 in Den Bosch.
Aanmelden nieuwsbrief

Meld je nu aan voor de Medicines nieuwsbrief.

Abonneer je nu!

Partners Medicines