Het hele genoom in een oogopslag

Het Universitair Medisch Centrum St Radboud in Nijmegen past sinds kort een DNA-chip toe in de patiëntenzorg. De chip wordt gebruikt om genetische oorzaken van verstandelijke handicaps op te sporen....

Els is 12 jaar en heeft een verstandelijke handicap. Haar ouders vragen zich al twaalf jaar af wat de oorzaak daarvan is. Gaat het om een erfelijke aandoening die de broer van Els - niet gehandicapt - later aan zijn kinderen zou kunnen overdragen? En al twaalf jaar is er in het hele medische circuit niemand die het weet.

Ook dr. Bert de Vries, klinisch geneticus van het UMC St Radboud in Nijmegen, moest tot voor kort het antwoord schuldig blijven. Onlangs heeft hij samen met collega's de oorzaak ontdekt: Els (niet haar echte naam) mist enkele genen op chromosoom-2 en het defect is niet erfelijk, want haar beide ouders hebben die genen wel.

Deze verklaring is te danken aan de nieuwe DNA-chip die het Nijmeegse ziekenhuis heeft ontwikkeld. Met dit initiatief speelt het UMC St Radboud tevens een pioniersrol. De zogenaamde DNA-microarray-techniek wordt wereldwijd nog nauwelijks in de patiëntenzorg toegepast. Het is dan ook niet vreemd dat de betreffende afdeling afgelopen week met een prijs werd onderscheiden tijdens het Europees Congres voor Genetica van de Mens.

Bij mensen met een verstandelijke handicap - in Nederland 2 tot 3 procent van de bevolking - is in slechts de helft van de gevallen de oorzaak bekend. Dikwijls gaat het om een fout in het DNA. Omvangrijke chromosoomafwijkingen, zoals bij het syndroom van Down waarbij er een heel chromosoom teveel is, zijn makkelijk te ontdekken via de lichtmicroscoop. Maar deze microscoop laat het afweten bij kleine foutjes waarbij bijvoorbeeld slechts een tiental genen ontbreekt of dubbel aanwezig is.

Dergelijke microdeleties en -duplicaties zijn wel te traceren als de arts een vermoeden heeft om welk syndroom het gaat. Dan is het mogelijk via vergelijkend onderzoek te kijken of de betreffende genen inderdaad ontbreken. Maar zonder zo'n relatie is het zoeken naar een speld in een hooiberg: ons genoom - ons complete erfelijke materiaal - heeft naar schatting 30 duizend genen.

Prof. dr. Ad Geurts van Kessel, hoogleraar humane genetica van het UMC St Radboud, sleutelt al enkele jaren aan de DNA-microarray-techniek. Zijn doel is hiermee in één keer het hele genoom door te lichten op microdeleties en -duplicaties.

De eerste DNA-chips liggen al klaar in het Nijmeegse laboratorium. Geurts van Kessel toont een dun glasplaatje dat niet groter is dan een wijsvinger. Er zit een witte, matte laag op.

Geurts van Kessel: 'Dat zijn 3700 DNA-fragmenten, gelijkelijk verspreid over het hele menselijke genoom. Dat materiaal is oorspronkelijk van gezonde mensen. Bacteriën kunnen die fragmenten vermeerderen zodat we telkens nieuwe DNA-chips kunnen maken. Komend najaar verwachten we dat het technisch lukt 30 duizend fragmenten op de chip te plakken, waarmee dan het hele genoom op één glazen plaatje zit.'

Eerst wordt het DNA van gezonde mensen en dat van een patiënt elk met een andere kleur gelabeld. Een laborant brengt de twee gekleurde DNA's in een één-op-één mengsel aan op de chip. De DNA's breken open, waarna de strengen zich complementair aan de basen van het DNA op het glazen plaatje hechten. Met lasers is het mogelijk de labelkleuren in beeld te brengen. Zijn er plekken in het DNA van de patiënt die niet, of juist dubbelop kleuren, dan ontbreken daar genen of zijn er genen teveel. Deze vorm van micro-array is geheel nieuw.

Ook op andere terreinen in de patiëntenzorg kan de toepassing van DNA-chips een rol spelen. Het Nederlands Kanker Instituut in Amsterdam gaat volgens René Bernards, hoofd afdeling moleculaire carcinogenese, als eerste deze maand een vorm van micro-array inzetten bij patiënten met borstkanker. Hierbij moet een DNA-chip geen deleties opsporen, maar de activiteit van een zeventigtal specifieke genen in kaart brengen. Via deze classificatie is het mogelijk de kans op uitzaaiing van de tumor in te schatten en de behandeling daarop af te stemmen.

Het Nijmeegse ziekenhuis heeft zijn prototype DNA-chip bij twintig verstandelijk gehandicapten toegepast bij wie met de gangbare diagnostische technieken geen oorzaak was te vinden. Vier van hen bleken een microdeletie of -duplicatie te hebben, ieder op een andere plek in het genoom.

Klinisch geneticus De Vries: 'Dit zijn momenteel unieke patiënten. Pas als we er meerderen vinden met eenzelfde defect, is er sprake van een syndroom. Ik denk dat we nog aardig wat syndromen zullen vinden omdat meer dan de helft van al onze genen iets in de hersenen doet.'

Hoewel verstandelijke handicaps niet zijn te genezen, is het volgens De Vries belangrijk dat zowel de patiënt als de familieleden de oorzaak weten. Die kennis biedt zekerheid en kan ook inzicht geven in de erfelijkheid van de handicap binnen de familie. Bovendien gaat een geestelijke aandoening vaak gepaard met lichamelijke problemen. Deze kunnen gericht gezocht worden en, indien mogelijk, vroegtijdig worden behandeld.

Wordt nu de DNA-chip ingezet als diagnostisch middel bij verstandelijk gehandicapten, Geurts van Kessel ziet ook mogelijkheden daarmee andere erfelijke en aangeboren afwijkingen te traceren. 'Het gaat daarbij om patiënten bij wie de aandoening, zoals een hart-, oog- of skeletafwijking, al bekend is en het vermoeden bestaat van een DNA-afwijking. Onze chip kan daarover uitsluitsel geven. Technisch gezien zou je ieder pasgeboren kind op deze manier kunnen screenen, maar wettelijk mag dit alleen op basis van indicatie.'

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden