Klinische en moleculair genetische aspecten van idiopatische epilepsieën

Epilepsie is een frequent voorkomende neurologische aandoening, aanwezig in 3%
van de populatie in de loop van het leven. Epilepsie kan veroorzaakt worden
door structurele hersenletsels of metabole stoornissen, maar in meer dan 40%
van de epilepsie patienten is er enkel een genetische onderliggende oorzaak.
Deze "idiopatische" epilepsie syndromen hebben dikwijle een complex
overervingspatroon. Meestal spelen meerdere genetische factoren tesamen met
omgevingsfactoren een rol in het ontwikkelen van een welbepaald phenotype.
Daarnaast bestaan er ook Mendeliaans overgeerfde epilepsie syndromen waarbij
een mutatie in 1 welbepaald gen verantwoordelijk is voor het epilepsie syndroom.
Zorvuldig klinisch onderzoek van patienten en families gecombineerd met de
krachtige technieken van moleculaire genetica hebben geleid tot belangrijke
doorbraken in ons inzicht in epilepsie en meer bepaald in de idiopatische
vormen. Initieel werd de grootste vooruitgang gemaakt in grote multiplex
families met autosomaal dominante overerving van het epileptische fenotype.
Recente technologische vooruitgang maakt het echter mogelijk om ook patienten
te bestuderen met een vermoedelijk idiopatische vorm van epilepsie welke geen
familie geschiedenis hebben van epilepsie. Deze patienten hebben dikwijls een
zeer ernstige vorm van epilepsie die moeilijk te controleren is en dikwijls
gepaard gaat met mentale retardatie leidend tot een epileptische
encefalopathie.
Deze catastrofische vormen van epilepsie vormen een belangrijke belasting voor
de patient en de familie. Naast de zorg voor het aangetaste kind, worden ouders
dikwijls geconfronteerd met de onzekerheid rond het herhalingsrisico in het
geval van een volgende zwangerschap.
Tot nog toe werden ongeveer 40 loci en mutaties in een 15tal genen beschreven
in erfelijke vormen van epilepsie, maar deze bevindingen verklaren slechts een
minderheid van de idiopatische epilepsie gevallen. Dit feit weerspiegelt de
grote genetische heterogeniteit van de idiopatische epilepsieen en de dringende
nood aan additioneel onderzoek.

Dit onderzoeksproject heeft twee hoofddoelstellingen:
i) de identificatie van nieuwe loci en genen waarin mutaties verantwoordelijk
zijn voor het ontstaan van erfelijke epilepsie syndromen.
ii) het opstellen van genotype-fenotype correlaties; het definieren van de
opbrengst van een mutatiescreening in een welbepaalde patientenpopulatie; het
opstellen van guidelines voor diagnostische mutatie screening in de Nederlandse
populatie van patienten met idiopatische epilepsie, met een nadruk op ernstige
idiopatische epilspieen met vroege onset.

Om dit te bereiken wordt een samenwerking opgezet tussen het klinische team van
het epilepsie centrum Kempenhaeghe in Nederland (hoofd onderzoeker Prof. P.
Boon), de het onderzoeksteam van Prof. D. Lindhout van de dienst Medische
Genetica UMC Utrecht en het Neurogenetica onderzoeksteam van prof. P. De Jonghe
van de universiteit Antwerpen in Belgie. Het klinische werk zal in Nederland
gebeuren, terwijl het moleculair genetisch onderzoek in het labo's van Utrecht
en Antwerpen zal uitgevoerd worden.

Er wordt samenwerking gezocht met de kinderneurologen van het azM Maastricht.
Indien deze samenwerking geconcretiseerd zal worden, zal hiervoor nog een
amendement ingediend worden.

A. Verzamelen en klinische karakterisatie van het familiemateriaal
Bloedstalen en klinische gegevens van Nederlandse families die gevolgd worden
in Kempenhaeghe zullen prospectief verzameld worden. Hierbij wordt speciale
aandacht besteedt aan het opsporen van multiplex families, maar ook kleinere
nucleaire families met uiteenlopende fenotypes voor project B (cfr. infra) of
geïsoleerde patiënten met idiopatische epileptische ziektebeelden voor project
C (cfr. infra). Voorafgaand zal aan de patiënten of, in geval van kinderen of
mentaal geretardeerde patienten, aan wettelijke vertegenwoordigers steeds
gevraagd worden een informed consent te tekenen. Patienten zullen steeds
minimaal 2 weken bedenktijd krijgen om te beslissen tot deelname aan de studie.
In het onderzoekslabo voor Neurogenetica in Antwerpen worden al enkele jaren
DNA samples van Belgische patienten met idiopatische epilepsie verzameld.
Relevante stalen zullen geselecteerd worden voor dit onderzoek, en bijkomende
patienten zullen ook in Belgie geincludeerd worden.
Voor dit soort onderzoek zijn in principe geen hele grote patienten aantallen
nodig, er moet immers geen statische relevantie aangetoond worden. Men moet
eerder kunnen aantonen dat een bepaalde mutatie inderdaad pathogeen is en
verantwoordelijk voor het fenotype. Dit maakt dat er moeilijk precieze getallen
kunnen gegeven worden voor het aantal patienten dat nodig is voor dit project.
Geschat wordt dat er in Kempenhaeghe een 300 tal patienten kunnen geincludeerd
worden voor dit project, vanuit Belgie een bijkomende 300.

B) De zoektocht naar nieuwe genen
Dit deel wordt in de eerste plaats uitgevoerd in grote multiplex families met
een epilepsie fenotype dat Mendeliaans overgeërfd wordt. Vanuit het epilepsie
centrum Kempenhaeghe zullen zulke families opgespoord worden, klinisch
beschreven en bloed zal geprikt worden voor onderzoek. Daarnaast werden binnen
de Neurogenetica groep (VIB) en in de internationale literatuur ook reeds
verschillende epilepsie loci beschreven in families. Deze loci zijn echter vaak
private loci die, tot nog toe, slechts in één familie gerapporteerd werden. Om
deze loci te bevestigen en te verkleinen zodat het aantal positionele en
funcionele kandidaatgenen beperkt wordt, is het noodzakelijk dat bijkomende
families gevonden worden die eveneens koppeling vertonen met deze loci.
Naast klassieke koppelingsanalyses zullen we ook Comparative Genome
Hybridization (CGH) uitvoeren in patiënten met complexe ziektebeelden waarvan
epilepsie een belangrijk onderdeel uitmaakt. De onderliggende hypothese is dat
deleties en duplicaties van chromosomale regio's met dosage-gevoelige genen
verantwoordelijk kunnen zijn voor dergelijke complexe ziektebeelden. Voor dit
project worden patienten met een combinatie van epilepsie, dysmorfie en mentale
retardatie geselecteerd.

C) Het opsporen van nieuwe mutaties in gekende epilepsiegenen
In dit project zullen we in de eerste plaats focussen op ernstige idiopatische
epilepsieen met vroegtijdige onset. In deze populatie zullen we screenen naar
STXBP1 (recent beschreven in Ohtahara syndroom), KCNQ2 en SCN2A mutaties
(verantwoordelijk voor BFNS respectievelijk BFNIS, maar blijkbaar ook aanwezig
in atypische vroegtijdige epilepsie syndromen).
Door deze mutatie analyses uit te voeren in cohorten van patiënten met een
ziektebeeld gelijkaardig aan de patienten waarin het gen oorspronkelijk
geïdentificeerd werd krijgen we een idee over de relatieve frequentie van deze
mutaties. Deze gegevens laten toe de bruikbaarheid voor diagnostiek in te
schatten. De mutatieanalyses worden bovendien ook uitgebreid naar een breder
fenotype om na te gaan of mutaties in deze genen ook verantwoordelijk zijn voor
andere epilepsiesyndromen.
Tot slot zullen we GLUT1-transporter mutaties opsporen in patientjes op
ketogeen dieet met epilepsie van onduidelijke oorsprong. De hypothese is dat in
de groep van patientjes die goed reageren meerderen drager zijn van een mutatie
in deze glucose transporter.

Voor dit onderzoek zal 1 bloedstaal genomen moeten worden. Voor zover mogelijk
zal dit gebeuren op moment dat een reeds geplande bloedname wordt uitgevoerd
zodat dit eigenlijk geen extra onderzoek inhoudt. Een bloedstaal geven kan
onaangenaam zijn vermits het een prik met een naald inhoudt. Er is een kans dat
een blauwe plek zal ontstaan. Er is ook een kans dat deelname in deze studie
bezorgdheid kan veroorzaken over de overerving van de onderzochte aandoening in
de familie. Wanneer dit gevaar ervaren wordt kan patient de hoofdonderzoeker
contacteren die hem zal doorverwijzen naar een geneticus.

Ook minderjarigen en wilsonbekwamen zullen in dit onderzoek geincludeerde
worden. Immers:
1. Bij een heel grote groep van patienten met een ernstige vroegtijdige
epileptische encephalopathie wordt een genetische oorzaak vermoed. Vooral in
deze groep is detectie van een onderliggend genetische oorzaak zeer belangrijk.
Dit zijn immers patienten waarbij genetische counselling (vraag naar
herhalingsrisico bij siblings) heel belangrijk is voor de ouders. Bovendien
zorgt een (genetische) diagnose voor deze patienten ervoor dat er geen onnodige
diagnostische onderzoeken meer worden gepland, en er een uitspraak kan gedaan
worden rondom prognose naar ouders toe. Deze patientjes bereiken dikwijls niet
de volwassen leeftijd, waardoor onderzoek per definitie op minderjarige
leeftijd dient te gebeuren.
2. Een deel van het onderzoek zal gebeuren met de techniek CGH (comparitive
genome hybridization) waarbij naar deleties/duplicaties wordt gezocht in
patienten met een "contiguous gene syndrome". Deze patienten hebben per
definitie een complex fenotype, bestaande uit mentale retardatie, dysmorfie, en
in het kader van deze studie ook epilepsie.