De genetische basis voor gevoeligheid en ernst van infecties door meningokokken en andere bedreigende bacteriële infecties op de kinderleeftijd

Bacteriele infecties vormen een belangrijke oorzaak van morbiditeit en
mortaliteit op de kinderleeftijd. In dit onderzoek worden infecties door
meningococcen gebruikt als model om inzicht te verkrijgen in de genetische
factoren die de gevoeligheid voor en ernst van bacteriele infecties op de
kinderleeftijd bepalen. Hiertoe zijn naast infecties door meningokokken, een
viertal andere veelal ernstig verlopende bacteriele infecties geselecteerd:
infecties door pneumokokken, stafylokokken, groep A streptokokken, en
Salmonella species. In eerder onderzoek hebben wij in een aantal Europese
cohorten van patienten met ernstige infecties door meningokokken een genome
wide association studie uitgevoerd om genen cq gen-clusters te detecteren die
bepalend zijn voor de gevloeligheid van infekties door meningokokken. In dit
onderzoek. (Ref: Davila et al Nature Genetics 2010; 42 (9) 772-6) hebben wij
kunnen vaststellen dat SNP's in complement factor H (fH) en factor H-related
genes (fHR) betrokken zijn bij de gevoeligheid voor infecties door
meningokokken. Daarnaast zijn elders in het humane genoom ook nog een aantal
SNP's in andere pathways gevonden, die mogelijk eveneens betrokken zijn bij de
gevoeligheid van infekties door meningokokken.
Op basis van dit onderzoek is door Professor Levin van Imperial College in
Londen te samen met onderzoekers uit Spanje, Oostenrijk,
en Nederland die betrokken waren bij het eerdere onderzoek nu een
interdisciplenair multinationaal team gevormd dat naast expertise op het
terrein van infectie ziekten bij kinderen nu ook experts bevat op het gebied
van de immunogenetica, de bioinformatica, de moleculaire microbiologie, de
vaccinologie, en de Research en Development op het terrein van diagnostiek
ontwikkeling, ontwikkeling van vaccins, en genoom analyse.
Op dit moment worden de materialen die reeds binnen het consortium beschikbaar
zijn (~2800 DNA samples van patienten met meningococcen ziekte en ~3500 DNA
samples van kinderen gevaccineerd met een experimenteel vaccin tegen
meningococcen type C of B )verder geanalyseerd in het Genome Institute in
Singapore voor een analyse van genetische factoren die bepalend zijn voor de
ernst van ziekte.
De eerdere bevindingen met betrekking tot fH en fHR zijn essentieelmet
betrekking to het voorkomen van infectie aangezien nieuwe generatie vaccins
ter preventie van meningokokken infecties het meningokokken fH Receptor eiwit
als component bevatten.
In het voorliggende onderzoek zullen wij next generation sequencing toepassen
om varianten te identificeren binnen het fH/fHR gen cluster en binnen andere
gen clusters die betrokken zijn bij gevoeligheid voor en ernst van ziekte door
zowel meningokokken, pneumokokken, stafylokokken, groep A Streptokokken en
Salmonella species. In samenhang met de gastheer genetica zal ook de genetische
variatie aan de bacteriele kant bestudeerd worden.
We zullen hiertoe gebruik maken van next generation sequencing, analyse van RNA
expressie, functionele studies, en diermodellen. We verwachten Mendeliaanse
defecten te identificeren en zeldzame mutaties evenals effecten van genrepeats
en epigenetische effecten.
De studie zal een bijdrage leveren aan het ophelderen van de mechanismen
verantwoordelijk voor gevoelighied voor ene ernst en beloop van bacteriele
infecties en zal daarnaast mogelijk nieuwe leads geven voor behandeling en
preventie van bacteriele infecties.

De belangrijkste doelstelling van dit deel van het onderzoek (Work Package 1,
WP1) dat onderdeel uitmaakt van een door de Europese Commissie gefinancierd FP7
project getiteld EUCLIDS is het opzetten, onderhouden en reguleren van het voor
het netwerk noodzakelijke verzamelen van klinische gegevens en voor de
materialen (DNA, bloed, urine) ten behoeve van de vorming van een biobank. Het
meningokokken consortium dat bestaat uit partners uit het Verenigd Koningrijk,
Spanje, Oostenrijk, en Nederland beschikt reeds over de grootste biobank van
DNA van patienten met meningokokken ziekte (~2800 DNA samples en de daarbij
behorende klinische gegevens). Van ~2500 samples is het genotype reeds
vastgesteld. In de voorliggende studie zullen 4000 nieuwe patienten
gerecruteerd worden in de leeftijd van 0-18 jaar, met ernstige bacteriele
infecties (gedefinieerd als verdenking op infecties en systemische ontstekings
verschijnselen conform internationaal daartoe vastgestelde definities, of
klinische symptomen cq positieve kweken wijzend op een invasieve infektie door
meningokokken, pneumokokken, stafylokokken, en groep A Streptokokken (allen in
Europa en West Afrika-Gambia) of Salmonella species (alleen West Afrika).
Het internationale klinische netwerk van EUCLIDS is een centraal onderdeel van
het project dat de basis vormt voor alle workpackages en partners. Het
klinische netwerk zal zorgdragen voor aanlevering van de benodigde patienten
cohorten,en materialen ten behoeve van de andere workpackages, waarin GWAS
analyses, finemapping, sequencingen replicatie of validatie studies zullen
worden uitgevoerd. Prospectief verzamelde extreme phenotype cohorten die
geselecteerd zullen worden uit op de intensive care opgenomen patienten zullen
worden gefenotypeerd aan de hand van internationaal vastgestelde criteria voor
ernst van ziekte en orgaan falen. Bij deze (kleinere groep) patienten zal op
t-0, t=24 uuren t=72 uur bloed afgenomen en opgeslagen worden voor analyses
van DNA, RNA, plasma en serum. Deze materialen zullen later gebruikt worden in
"Beyond-State-Of-The-Art" Genoom studies.
De consortium partner Micropathology Ltd. zal geavanceerde moleculaire
diagnostiek verzorgen om de pathogeen detectie ratio te vergroten in gevallen
van ernstige kweek-negatieve infecties.
Specifieke doelstellingen van WP1:
1. Het opzetten en onderhouden van het internationale klinische netwerk.
2. Het creeren van een webbased database voor het netwerk.
3.Het organiseren van de werving van patienten met de eerder aangegeven
ernstige bacteriele infecties.
4.Het tijdig aanleveren van neiuwe patienten cohorten voor de validatie van de
resultaten van de verschillende WPs
5. Het opzetten en onderhouden van de biobank van het consortium.
6. Het reguleren verzamelen en vastleggen van alle klinische data om de
klinishce fenotypes zo accuraat mogelijk te beschrijven en een indeling te
kunnen maken in de categorien van ernst van ziekte.

Er zal een prospectief pediatrisch cohort worden opgezet van meningokokken,
pneumokokken, stafylokokken en groep A streptokokken infecties gedurende de
eerste 3 jaren van de studie.

Patiënten in de leeftijds groep 1 maand-18 jaar oud met invasieve infecties
(meningitis, sepsis, pleuraempyeem, arthritis/osteomyelitis) veroorzaakt door
meningokokken, pneumokokken, Stafylococcus aureus, of groep A streptokokken
kunnen geincludeerd worden in de studie.

Het klinische netwerk in Nederland dat patiënten voor de EUCLIDS studie
includeerd heet Pediatric Dutch Bacterial Infection Genetics network:
(PeD-BIG). Het netwerk bestaat uit algemene ziekenhuizen en Universitair
Medische Centra.

Het netwerk wordt centraal gecoordineerd vanuit het Radboud Universiteit
Nijmegen Medisch Centrum (RUNMC Prof Dr R de Groot/ Dr M van der Flier)/ VU-MC
Amsterdam (Prof Dr AM van Furth). Bij dit onderzoek wordt een onderscheid
gemaakt tussen patienten die niet op de intensive care opgenomen zijn
(Categorie 1) en patienten die wegens een levensbedreigende infectie op de
intensive care opgenomen zijn (Categorie 2). De coördinatie van (Categorie 2)
patiënten wordt verricht vanuit het ErasmusMC Rotterdam (EMC Dr JA Hazelzet en
Dr. M Emonts).

Van alle geincludeerde patienten zullen gegevens uit de status worden
verzamelen, zoals bijvoorbeeld de klachten waarmee de ziekte begon, het
ziektebeloop, de resultaten van bloedonderzoek en de mate en snelheid van
herstel.

Bij beide groepen patienten zullen géén extra venapuncties plaats vinden.
aangezien bloedafname gecombineerd wordt met afname van standaard bloed
diagnostiek.
Bij categorie 1 zal 1 bloedafname plaatsvinden van maximaal 8 mL.
Bij categorie 2 zullen 3 bloedafnames plaatsvinden van maximaal 8 mL op t=0,
t=24 uur, en t=72 uur.
Bij zuigelingen zal dit volume gereduceerd worden tot maximaal 4 mL per afname.
Bij de intensive care patienten zal in de acute fase een urine monster en een
neuskweekwat worden afgenomen.
Bij patienten die retrospectief in het onderzoek betrokken worden zal speeksel
worden afgenomen voor DNA isolatie en onderzoek. Hier zal geen bloedafname
plaatsvinden.

De analyse van het DNA zal geanonimiseerd worden uitgevoerd. Dit betekent dat
deelnemers niet geïnformeerd worden over hun eigen genetische code (DNA).
Derhalve heeft de DNA analyse geen juridische consequenties (zoals bijvoorbeeld
bij het afsluiten van een hypotheek of verzekering).

Klinische isolaten van pathogenen worden verzameld ten bate van de EUCLIDS
studie zover aanwezig in het Nederlands Referentie Laboratorium voor Bacteriële
Meningitis (NRLBM, Dr Arie van der Ende/ Dr Lodewijk Spanjaard).


De patient materialen zullen worden opgeslagen en op een later moment worden
geanalyseerd middels genome wide association study (GWAS), next generation
sequencing, analyse van RNA expressie, "Beyond-State-Of-The-Art" Genoom
studies, geavanceerde moleculaire diagnostiek.

Geen risico.
Geen indiviueel voordeel.
Het onderzoek is groepsgerelateerd: het risico op een ernstig beloop van
bacteriele infecties is op de kinderleeftijd veel groter dan bij volwassenen.
Dit wordt veroorzaakt door een combinatie van een - nog - onvoldoende rijping
van het immuunsysteem en van genetische factoren die de afweer beinvloeden.
Bij volwassenen spelen andere factoren zoals secundaire afweerstoornissen vaak
een grotere rol. Een voorbeeld hiervan is alcoholisme of chronische ziekte als
risicofactor voor pneumococcen infecties.