UZ Leuven

Het chromosomenonderzoek vormt nog altijd een van de hoekstenen van het genetisch onderzoek bij kinderen met een aangeboren hartafwijking. In dit onderzoek worden de chromosomen in delende witte bloedcellen bekeken onder de microscoop. Het chromosomenonderzoek wordt gebruikt om een vermoedelijke diagnose te bevestigen, bijvoorbeeld door het aantonen van een extra chromosoom 21 bij kinderen met het syndroom van Down, of het verlies van een van de X-chromosomen bij een meisje met het syndroom van Turner. Ook wanneer de kenmerken van een kind niet herkenbaar zijn voor de arts kan men vele andere soorten fouten aantreffen, zoals het verlies of een verdubbeling van een bepaald chromosoomfragment.

chromosomen van een normale vrouw

In de afgelopen decennia hebben verschillende technieken geleid tot een verdere verfijning van het chromosomenonderzoek, waardoor steeds kleinere chromosoomafwijkingen geïdentificeerd konden worden. Hierdoor werden nieuwe, herkenbare syndromen afgelijnd, zoals onder meer het ontbreken (deletie) van een gedeelte van de korte arm van chromosoom vier (Wolf-Hirschorn syndroom) of een deletie in de lange arm van chromosoom elf (het Jacobsen syndroom). Het chromosomenonderzoek laat toe om in een enkele test alle chromosomen te onderzoeken, maar de belangrijkste beperking is dat kleine afwijkingen niet zichtbaar zijn onder de microscoop. De kleinst detecteerbare afwijkingen omvatten meestal vele honderden genen, of vijf tot tien miljoen baseparen, de individuele bouwstenen van het DNA.

Introductie van de fluorescente in situ hybridisatie

Begin van de jaren 90 werd de fluorescente in situ hybridisatie (FISH) geïntroduceerd. Via deze techniek kan een zeer klein deel van een chromosoom gekleurd worden, zodat een deletie, duplicatie of verplaatsingen van een enkel chromossomfagment aangetoond kan worden. Deze krachtige techniek is in staat om afwijkingen van een enkel gen (enkele duizenden baseparen) centraal te stellen. FISH verruimde het inzicht verder over chromosomen zodat er opnieuw meerdere nieuwe genetische syndromen werden afgelijnd bij kinderen met een aangeboren hartafwijking, zoals het velocardiofaciaal syndroom (een deletie op chromosoom tweeëntwintig), of het Williams syndroom (een deletie op chromosoom zeven). FISH heeft echter een belangrijke beperking: bij elk onderzoek kunnen slechts een paar regio’s op de chromosomen tegelijk onderzocht worden.

FISH: de groene kleur markeert chromosoom 22 en de rode kleur de regio voor het velocardio-faciaal syndroom op chromosoom 22. Deze regio ontbreekt op één van beide chromosomen 22

Array-CGH techniek

De droom van elke geneticus was een nieuwe techniek om de fijne resolutie van FISH te combineren met het algemene overzicht van het klassieke chromosomenonderzoek: een techniek waarbij alle chromosomen in detail onderzocht kunnen worden op kleine afwijkingen. Deze revolutie heeft zich de afgelopen jaren voltrokken. Het Humaan Genoomproject, dat alle menselijke chromosomen gedetailleerd in kaart bracht, speelde hier een onmisbare rol in. Deze nieuwe techniek 'array-comparative genome hybridisation' of afgekort 'array-CGH' vergelijkt duizenden verschillende chromosoomfragmenten van het DNA van een patiënt met DNA van gezonde personen. Afhankelijk van het aantal chromosoomfragmenten dat vergeleken wordt, kan men afwijkingen opsporen waarvan de grootte varieert van een miljoen baseparen tot zelfs enkele honderden baseparen.

Ongeveer tien tot vijftien procent van de kinderen met een aangeboren hartafwijking vertoont bijkomende lichamelijke afwijkingen of een vertraagde ontwikkeling. De oorzaak hiervan is vaak een chromosoomafwijking die een of meerdere genen treft.  Het klassieke chromosomenonderzoek heeft beperkte mogelijkheden. Recent zette UZ Leuven de array-CGH-techniek op punt zodat veel kleinere chromosoomfouten bij deze groep patiënten kan worden opgespoord. In samenwerking met de dienst kindercardiologie bestudeerden onderzoekers van het centrum menselijke erfelijkheid 60 personen met een aangeboren hartafwijking. De geselecteerde groep patiënten vertoonden bijkomende afwijkingen of een ontwikkelingsachterstand. Met de beschikbare kennis en tests kon geen oorzaak voor hun aandoening aangetoond worden. Met de array-CGH techniek werd bij elf van de patiënten een kleine chromosoomafwijking geïdentificeerd

Exacte oorzaak van aangeboren afwijking

Het vinden van de exacte oorzaak van een aangeboren afwijking is belangrijk. Zo kan een antwoord gegeven worden op de vraag naar kansen op herhaling bij andere kinderen in het gezin of in de verdere familie. Bovendien zijn in een aantal situaties nog andere personen gekend met een gelijkaardige afwijking of zijn er genen getroffen waarvan de functie gekend is. Op die manier krijgt men een zicht op de verdere toekomstverwachtingen van de patiënt en kunnen bijkomende problemen vroegtijdig opgespoord en opgevolgd worden, om zo latere verwikkelingen te voorkomen.

Uiteraard is een dergelijke revolutionaire test ook geschikt voor andere personen met aangeboren afwijkingen of ontwikkelingsproblemen, bij wie een (kleine) chromosoomafwijking vermoed wordt. Daarom is de array-CGH techniek overgeplaatst van het onderzoekslaboratorium naar het ziekenhuis. Array-CGH zal er op korte termijn het klassieke chromosomenonderzoek vervangen voor alle situaties waarbij men een deletie of duplicatie van een chromosoomfragment wil uitsluiten.

Dit onderzoek is niet enkel een belangrijke stap voorwaarts in de zorg voor patiënten en hun families, maar ook voor het fundamenteel onderzoek. Het identificeren van de genen betrokken in aangeboren hartafwijkingen vordert zeer traag. Erfelijkheidsonderzoek vertrekt vaak van families, waar in meerdere generaties personen eenzelfde aandoening vertonen. Dit komt bij aangeboren hartafwijkingen maar zelden voor. Daarom is men voor het onderzoek naar genen voor aangeboren hartafwijkingen vooral aangewezen op afzonderlijke patiënten. Chromosoomafwijkingen kunnen daarbij een sleutelrol spelen. Telkens wanneer er een nieuwe chromosoomafwijking aangetroffen wordt  bij een persoon met een hartafwijking, is dit een kans om nieuwe genen voor aangeboren hartafwijkingen op het spoor te komen. Omdat de ligging van alle genen waar de chromosomen liggen gekend zijn kan ook aangetoond worden welke genen exact getroffen zijn. Verder onderzoek van deze genen om het oorzakelijke gen aan te tonen is nodig. Dit kan door het onderzoek naar mutaties (fouten) in deze genen bij andere personen met een hartafwijking. Een andere mogelijkheid is om de activiteit van het gen te onderzoeken in het hart van zebravisembryo’s. Op die manier wordt stilaan duidelijk welk van de 30 000 genen die een mens rijk is een embryo nodig heeft om een normaal hart te vormen, en hoe fouten in deze genen kunnen leiden tot aangeboren hartafwijkingen.

European Heart Journal

Onderzoekers van UZ Leuven en de K.U.Leuven beschrijven nu in het toonaangevende vakblad ‘European Heart Journal’ dat bij minstens een op de zes van de geslecteerde hartpatiënten, een kleine chromosoomafwijking aangetoond kan worden.

Lees de artikels:

• Catch me if you can: tracking down the genetic origins of congenital heart disease (pdf, 49.6 KB)
• Submicroscopic chromosomal imbalances detected by array-CGH are a frequent cause of congenital heart defects in selected patient (pdf, 78.88 KB)

Meer informatie

Voor meer informatie kan je terecht bij prof. dr. Koen Devriendt, e-mail: koenraad.devriendt@uzleuven.be, prof. dr. Marc Gewillig, e-mail: marc.gewillig@uzleuven.be

• Print
• Stuur door