< Terug naar vorige pagina

Project

MOLECULAIRE DIAGNOSTIEK VOOR AUTISMESPECTRUMSTOORNIS: NEXT GENERATION SEQUENCING EN FACIALE FENOTYPERING IN DE MEDISCHE GENETICA

Ondanks aanzienlijke vooruitgang in de genetica van autismespectrumstoornissen (ASS) in het afgelopen decennium, blijft moleculaire diagnostiek voor patiënten met ASS een grote uitdaging vanwege de complexe genetische architectuur van ASS. In de klinische genetica wordt meestal een etiologisch onderscheid gemaakt tussen ASS patiënten met Mendeliaanse oorzaken (d.w.z. gedreven door een zeer penetrante zeldzame variant) en patiënten met multifactoriële oorzaken (d.w.z. gedreven door vele genetische varianten en omgevingsfactoren). Hoewel Mendeliaanse oorzaken voor ASS zeldzaam zijn, zijn ze uiterst belangrijk om bij individuele patiënten te diagnosticeren, omdat alleen voor deze oorzaken een goede genetische counseling mogelijk is. De identificatie van zeer penetrante zeldzame varianten die bijdragen aan Mendeliaanse oorzaken en de herkenning van klinische kenmerken geassocieerd met Mendeliaanse oorzaken zijn daarom hoekstenen geworden van de moleculaire diagnostiek voor patiënten met ASS. Het werk in dit proefschrift is gericht op het verbeteren van de moleculaire diagnostiek voor patiënten met ASS door bij te dragen aan de kennis over genotype-fenotype correlaties in ASS, door het overbruggen van de kloof tussen nieuwe inzichten over de genetica van ASS en de moleculaire diagnostiek in de klinische praktijk en door het bestuderen van objectieve gezichtsfenotypering als een hulpmiddel om Mendeliaanse oorzaken van ASS beter te herkennen.

 

Dankzij de dalende kosten van next generation sequencing (NGS) worden grootschalige sequencingprojecten en zeldzame variant associatie analyses steeds meer uitgevoerd om nieuwe risicogenen voor ASS en andere ontwikkelingsstoornissen (OSs) te vinden. Wij namen deel aan een grootschalig internationaal project waarbij gerichte sequenering van 270 kandidaatgenen voor OSs in meer dan tienduizend patiënten met OSs, waaronder 1894 ASS patiënten uit Leuven, werd uitgevoerd. Onze deelname droeg bij tot de zeldzame variant associatie analyses, die bewijs leverden voor de associatie van 148 genen met OSs. Bovendien droeg het bestuderen van de klinische betekenis van deze zeldzame varianten in individuele patiënten uit Leuven bij tot kennis over genotype-fenotype correlaties voor NCKAP1, SPEN en TCF12. We hebben daarnaast ook deelgenomen aan een grootschalig project waarbij whole exome sequencing of whole genome sequencing (WGS) werd uitgevoerd voor vijfentwintigduizend patiënten met ASS, inclusief familie-gebaseerde WGS voor 242 Leuvense ASS patiënten. Tegelijkertijd wordt NGS ook steeds meer gebruikt in de genetische diagnostiek voor patiënten met ASS. Om die reden werd in-house familie-gebaseerde WGS uitgevoerd bij 63 ASS patiënten uit Leuven. Analyses van de WGS data brachten verschillende klinisch significante varianten in gekende risicogenen voor OSs aan het licht die voorheen gemist werden door chromosomale microarrays of genpanels. Bovendien brachten de WGS analyses klinisch significante varianten aan het licht buiten de gekende risicogenen voor OSs, waarvan er één toeliet om een nieuwe OS te beschreven. Deze nieuwe genetische aandoening wordt veroorzaakt door de novo missense varianten in KLHL20 en wordt voornamelijk gekenmerkt door milde tot ernstige verstandelijke beperking, koortsstuipen of epilepsie, ASS en hyperactiviteit. De genetische bevindingen verschaften ook inzicht in de zeldzame varianten en de klinische kenmerken die geassocieerd zijn met Mendeliaanse oorzaken van ASS. De resultaten in dit proefschrift toonden aan dat deze varianten voornamelijk de novo ontstaan en typisch worden gevonden bij ASS patiënten met verstandelijke beperking en een sporadische vorm van ASS. We illustreerden echter ook dat de varianten overgeërfd kunnen worden van ouders met mildere ontwikkelingsproblemen, frequent voorkomen bij patiënten met lage tot gemiddelde cognitieve mogelijkheden en in zeldzame gevallen zelfs gevonden kunnen worden in families met meerdere personen met ASS.

 

Een nauwe ontwikkelingsrelatie tussen de hersenen en het gelaat blijkt uit het samen voorkomen van ontwikkelingsproblemen, structurele hersenafwijkingen en dysmorfe gelaatskenmerken bij patiënten met OSs. In dit proefschrift hebben we onderzocht in welke mate deze relatie betrekking heeft tot veelvoorkomende menselijke genetische variatie door genoombrede associatestudie data van de menselijke hersenvorm en gelaatsvorm te vergelijken. Deze vergelijking onthulde 76 overlappende loci waaronder transcriptiefactoren die betrokken zijn bij craniofaciale ontwikkeling, evenals leden van signalisatie pathways die betrokken zijn bij hersen-gelaat crosstalk. Bewijs uit de klinische genetica suggereert dat de aanwezigheid van dysmorfe gelaatskenmerken een sterke indicator is voor een onderliggende Mendeliaanse oorzaak bij patiënten met ASS. Wij illustreerden met een casestudy het belang van een evaluatie van het gelaat en een diepgaande fenotypering bij kinderen met een OS, zelfs als deze geen verstandelijke beperking hebben. De opinie van dysmorfologen wordt momenteel beschouwd als de gouden standaard om dysmorfie in het gelaat te beoordelen, maar deze verschilt sterk van persoon tot persoon en is sterk afhankelijk van training en ervaring. Daarom verzamelden wij driedimensionale (3D) gelaatsbeelden van 152 patiënten met ASS om een objectieve analyse van dysmorfie in het gelaat uit te voeren. Computationele dysmorfie en asymmetrie scores, die een abnormale gelaatsontwikkeling weerspiegelen, werden berekend op basis van de 3D gezichtsvorm van ASS patiënten en werden onderzocht in relatie tot de aanwezigheid van een Mendeliaanse oorzaak. Wij vonden dat zowel de computationele dysmorfie scores als de asymmetrie scores significant verhoogd waren bij patiënten met Mendeliaanse oorzaken in vergelijking met patiënten met nog onbekende oorzaken. Bovendien toonden we aan dat deze computationele scores de beoordeling van dysmorfie door individuele experts verbeterden en daardoor een betere herkenning van Mendeliaanse oorzaken van ASS mogelijk maakten.

Datum:1 okt 2018 →  24 okt 2022
Trefwoorden:Genetics, Dysmorphology
Disciplines:Genetica, Moleculaire en celbiologie, Medische beeldvorming en therapie
Project type:PhD project