De genetische achtergrond van Congenitale afwijkingen van de bovenste extremiteiten

Congenitale afwijkingen van de bovenste extremiteiten zijn zeldzaam, zij komen
voor in ongeveer 1 op de 500 geboortes, afwijkingen in het kader van een
syndroom komen slechts in 1 op de 20.000 levend geboren kinderen voor. Er
bestaat een breed sprectrum van afwijkingen variërend van een simpele
polydactyly tot complexe syndromale handafwijkingen. Sinds 1976 worden
aangeboren afwijkingen aan de bovenste extremitetien geclassificeerd volgens de
Swanson methode, echter door groeiende kennis van embryologie is deze
classificatie vervangen door de classificatie volgens Oberg Manske en Tonkin.
Deze classificatie is in 2009 gepubliceerd maar sindsdien is hij tenminste 2
maal gereviseerd omdat de diversiteit in de populaties waarop de classificatie
is toegepast te groot was.
Ondanks dat er veel genen zijn geïdentificeerd die betrokken zijn bij de
embrylogie van de hand blijft het moeilijk te voorspellen welk genotype een
specifiek phenotype veroorzaakt. Dit phenomeen wordt geillustreerd door de GLI3
mutaties die wij in onze populatie in het Sophia kinderziekenhuis zien. GLI3
mutaties veroorzaken onder ander het Pallister Hall syndroom en het Greig
syndroom. Binnen de Greig patieten is er namelijk binnen deze populatie een
groep patienten met hand afwijkingen maar met minimale craniofaciale
afwijkingen en andersom. Dit maakt dat het moeilijk is om te voorspellen welk
gen pathogeen is voor welke afwijking van de bovenste extremiteit. Door analyse
op het niveau van het gehele genoom en door het uitgebreid registreren van
phenotypen is het wel mogelijk om op individueel niveau een voorspelling te
doen over het pathogene karakter van een gen. Door op deze manier meerdere
genen en alteraties in kaart te brengen neemt de kennis van de embryologie toe,
met doel om uiteindelijk de zorg op genetisch en chirurgisch niveau te
verbeteren.
Uit onderzoek in het verleden is gebleken dat wanneer er breder genetisch
onderzoek ingezet wordt dit ook leidt tot indentificatie van meer genetische
alteraties, helaas is breed genetisch onderzoek met conventionele technieken
tijdrovend en duur. De introductie van Next Generation Sequencing stelt de
onderzoeker/clinicus in staat breed betrouwbaar genetisch onderzoek uit te
voeren in relatief korte tijd. De betrouwbaarheid van deze techniek is onder
meer aangetoond met de indentificatie van een nieuwe mutatie in het IL11RA gen,
welke craniosynostose verzoorzaakt, door zowel gebruik te maken van NGS en
conventionele technieken.
Voor de interpretatie van de data verkregen door NGS moet er eerst uitgebreid
gefilterd worden op niet pathogene genetische variaties die voorkomen in de
normale populatie. Hiervoor heeft de afdeling Bioinformatica een eigen
groeiende databank van meer dan 180 personen.
Door gebruik te maken van *Translational research center* software kan er
uitgebreide analyse plaatsvinden van zowel genetische als klinische data. Door
onze populatie van 2500 patienten uitgebreid te fenotyperen en daar genetische
data beschikbaar van de afdeling aan te koppelen kunnen we op gerichte wijze
uit onze database patienten selecteren die voor NGS in aanmerking komen.
Wanneer uit de NGS data een nieuwe alteratie gevonden wordt dan kunnen we ook
doormiddel van deze database en de translationele koppeling gelijkende
patienten identificeren. Deze kunnen dan in tweede instantie ook gesequenced
worden om zo het pathogene karakter van de alteratie waarschijnlijker te maken.
De meeste centra voor congenitale handafwijkingen hebben niet de aantallen
patienten of de databases om dergelijk genetisch onderzoek uit te voeren.
Doordat het sophia kinderziekenhuis het verwijscentrum is voor de chirurgische
behandeling van congenitale handafwijkingen. In de toekomst kan een
samenwerking met onder andere het Wilhemstift ziekenhuis in Hamburg onze
database met handafwijkingen aanzienlijk vergroten.
Deze studie zal eveneens dienen als voorbeeld van NGS in de klinische praktijk
voor verzekeringsmaatschappijen. De kosten van NGS zijn nu ongeveer 5x de
kosten van een normaal gen onderzoek, maar heeft wel het voordeel dat nieuwe
mutaties in kaart gebracht kunnen worden. Daarnaast kan er in de toekomst, bij
andere genetische vraagstukken (bijvoorbeeld oncogenen), direct gekeken worden
naar de reeds bestaande sequence. Omdat voor steeds meer ziekten en
metabolisatie vraagstukken gekeken wordt naar de genetische achtergrond kan dit
een besparing opleveren voor de verzekeraar.

Primaire doelstellingen:
1. Nieuwe pathogene gen mutaties aantonen in families met congenitale
afwijkingen van de bovenste extremiteiten dmv NGS
2. De relevantie van deze mutatie in het gen in de embryologische aanleg van de
hand aantonen.

Secundaire doelstellingen:
1. De klinische toegevoegde waarde van NGS in genetische vraagstukken omtrent
syndromale en erfelijke congenitale afwijkingen van de bovenste extremiteiten
aantonen.
2. De genetische counseling bevorderen met de kennis van de overerving en de
bijpassende fenotypen van de gevonden mutaties.

Er is geen vaste leeftijd waarop patienten worden aangemeld bij de polikliniek,
de indicatie voor operatie en verwijzing hangt af van de functionele beperking
die wordt beleefd door patient of door de ouders van de patient.
Voor het eerste bezoek aan de polikliniek krijgen de ouders vragenlijst omtrent
zwangerschap, ziekten van ouders en in de familie. Tijdens het spreekuur worden
er een uitgebreid lichamelijk onderzoek uitgevoerd. Daarnaast worden er zowel
rontgen als normale foto*s gemaakt van de aangedane extremiteiten en de niet
aangedane extremitetien ter referentie. De patienten worden verwezen naar de
afdeling klinische genetica wanneer er verdenking is op een familiaire
aandoening. De geneticus zal in dat geval ook de patient en ouders uitgebreid
nakijken op dysmorfieën. Daarnaast wordt er conventioneel DNA onderzoek gedaan
bij kind en ouders (op indicatie). Alle data afkomstig uit deze standaard
analyse wordt opgeslagen in een Gemstracker database. Wanneer er uit
conventioneel DNA onderzoek geen bekende pathogene mutatie wordt gevonden wordt
de familie gevraagd mee te doen aan dit onderzoek. Vaak zal het zo zijn dat het
bestaande materiaal voldoende is voor NGS onderzoek. Wanneer dit niet zo is zal
er nieuw bloed afgenomen moeten worden. Data afkomstig uit NGS wordt opgeslagen
in de Huvariome database.
Alle samples voor NGS worden opgestuurd naar Complete Genomics (Mountain View,
USA). Data afkomstig uit de sequence wordt vergeleken met een referentie
database van 150 personen om *common variants* te verwijderen. Op basis van de
kliniek en reeds beschreven genetische afwijkingen wordt een predictie van
mogelijke causative genen gemaakt door de afdeling bioinformatica. Voor de
analyse en re-use van genetische data is reeds een toestemming verkregen door
de afdeling bioinformatica (MEC2011-252). Ter controle wordt de gevonden
mutatie nogmaals gesequenced in zowel aangedane als niet aangedane
familieleden. Daarna wordt er op basis van crossreference in de database
gelijkende patiënten gezocht en getest. De data wordt bewaard in de huvariome
database en kan als toekomstige referentie gebruikt worden.

Er bestaan weinig lasten of nadelen voor de patiënt. Vaak is er al bloed
afgenomen voor genetisch onderzoek, in dat geval kunnen wij dat gebruiken
(fase1, niet wmo plichtig)(MEC-2014-565). Soms zal het echter ook voorkomen dat
niet ieder aangedane familie lid bloed heeft afgestaan, in dat geval wordt de
familie in *fase 2* geincludeerd (wmo plichtig). Klinische data wordt verzameld
tijdens normale polibezoeken en is niet meer dan normaal.
Doordat het gehele genoom gesequenced wordt is er veel genetische informatie
beschikbaar over de geincludeerde patienten. In ons project zullen wij enkel
kijken naar de genen die een associatie hebben met de groei van de
extremiteiten. Het is voor ons niet mogelijk het gehele genoom te beoordelen.
Doordat er binnen de onderzoeksgroep voornamelijk expertise bestaat over
handafwijkingen zal er geen uitspraak gedaan worden over andere type
afwijkingen in het genoom (toevalsbevindingen), om zo incomplete
informatievoorziening aan de ouders of kind te voorkomen.
Het is wel mogelijk dat de patienten voordeel ondervinden doordat de mutatie
die zijn/haar handafwijking veroorzaakt gevonden wordt. In deze fase is het de
vraag of dit de behandeling gaat beinvloeden. Het kan wel informatief zijn voor
wanneer ouders of de patient zelf kinderen wil krijgen. Op langere termijn is
het mogelijk wel zo dat de kennis van de embryologie de chirurgische
behandeling van de handafwijkingen zal beinvloeden. Data afkomstig uit NGS zal
geanonimiseerd bewaard .