Niet-invasieve prenatale diagnostiek met gebruik van celvrij foetaal DNA in het maternale plasma.

Prenatale diagnostiek van foetale genetische afwijkingen, waaronder
aneuploïdieën en recessieve genetische aandoeningen, vereist momenteel een
invasieve procedure, namelijk een vlokkentest of vruchtwaterpunctie, om foetaal
materiaal voor genetisch onderzoek te verkrijgen. Hoewel de veiligheid van deze
tests sinds hun introductie is toegenomen, is het risico op iatrogeen verlies
van de zwangerschap nog altijd 1%. Deze invasieve ingrepen zijn derhalve
voorbehouden aan de vrouwen die een verhoogd risico hebben op een kind met een
genetische afwijking (Tabor 1986, Odibo 2008a, Odibo 2008b, Tabor 2010).

De kans op een kind met een aneuploïdie wordt bepaald door prenatale screening,
aangeboden aan alle zwangere vrouwen. De kansberekening is gebaseerd op de
maternale leeftijd, echoscopische meting van de dikte van de foetale nekplooi
en de serum markers pregnancy-associated plasma protein-A (PAPP-A) en beta hCG
(β-hCG). Deze eerste trimester combinatietest kan 85-90% van de foetale
aneuploidieën identificeren. Van alle deelnemende vrouwen is 5-6%
screen-positief (ook wel vals-positief genoemd omdat de overgrote meerderheid
van de kinderen in deze groep geen genetische afwijking heeft) en wordt
derhalve een invasieve procedure aangeboden. Omdat de test niet de chromosomale
afwijking zelf, maar enkel epifenomenen detecteert, ontbreekt het aan
diagnostische kracht (Snijders 1998, Wald 1999, Wald 2003, Malone 2005, Kagan
2008).

De ontdekking van de aanwezigheid van celvrij foetaal DNA in het plasma van
zwangere vrouwen biedt nieuwe mogelijkheden voor niet-invasieve prenatale
diagnostiek (NIPD) (Lo 1997). DNA van foetale origine kan al vroeg in de
zwangerschap gedetecteerd worden in hoeveelheden van circa 10% van de totale
hoeveelheid DNA die in het plasma circuleert (Lo 1998, Lun 2008). Het celvrije
foetale DNA wordt in enkele uren na de bevalling volledig uit de maternale
circulatie geklaard, waardoor foutieve diagnoses op basis van resterend foetaal
DNA van een eerdere zwangerschap uitgesloten zijn (Lo 1999). De detectie van
foetus-specifieke DNA sequenties wordt reeds gebruikt voor de niet-invasieve
bepaling van het foetale geslacht bij vrouwen die draagster zijn van een
geslachtsoverervende recessieve aandoening (Zhong 2000, Rijnders 2001, Scheffer
2010) en van het foetale Rhesus D genotype bij Rhesus D negatieve vrouwen (Faas
1998, Lo 1998, Bianchi 2005, Finning 2008, Scheffer 2011).

Helaas is de detectie van foetale genetische afwijkingen, waaronder
aneuploïdieën en recessieve genetische aandoeningen, op basis van celvrij
foetaal DNA veel gecompliceerder. Foetaal DNA representeert slechts een kleine
fractie van de totale hoeveelheid DNA in het maternale plasma en wordt daardoor
in hoge mate verdund door het DNA afkomstig van de zwangere vrouw. Met behulp
van massively parallel shotgun sequencing (MPSS) is het echter mogelijk om de
eerste basen van miljoenen DNA fragmenten in het maternale plasma te sequencen
om hun specifieke chromosomale afkomst te bepalen (Chiu 2008, Fan 2008).
Wanneer gebruik gemaakt wordt van deze techniek kunnen zelfs relatief kleine
veranderingen in de representatie van chromosomen, zoals die veroorzaakt door
een foetus met drie in plaats van twee kopieën van een chromosoom, gedetecteerd
worden met statistische significantie. De resultaten van recent gepubliceerde
studies naar het gebruik van MPSS voor de detectie van trisomie 21 in
hoog-risicopopulaties lieten een gecombineerde sensitiviteit en specificiteit
zien van respectievelijk 99.1% (334/337) en 99.7% (2020/2027) (Chiu 2011,
Ehrich 2011, Palomaki 2011).

Daarnaast heeft wetenschappelijk onderzoek aangetoond dat er ook celvrij
foetaal RNA in het maternale plasma aanwezig is. Het zou te zijner tijd
mogelijk kunnen zijn het ongeboren kind en het verloop van de zwangerschap te
monitoren door de foetale expressie van bepaalde genen te observeren met de
analyse van celvrij foetaal RNA in het maternale plasma.

Zoals beschreven in fase 1 van het goedgekeurde CMO protocol 2008/349
'Niet-invasieve prenatale diagnostiek naar Downsyndroom met gebruik van DNA
en/of RNA in het maternale plasma' zijn sinds maart 2010 bloedmonsters van
zwangere vrouwen waarbij een invasieve procedure gepland was verzameld,
verwerkt en opgeslagen. Indien mogelijk werd ook bloed van hun partners
opgeslagen. Volgens fase 2 van het goedgekeurde protocol zijn vervolgens 52 van
de opgeslagen bloedmonsters gebruikt voor een pilot studie van NIPD met MPSS
van celvrij foetaal DNA in het maternale plasma. De resultaten zijn
veelbelovend: alle foetale aneuploïdieën voor de chromosomen 13, 18 en 21
alswel de geslachtschromosomale afwijkingen konden gedetecteerd worden, met
100% sensitiviteit en specificiteit (Faas 2012, in press).

Het einddoel van dit wetenschappelijk onderzoek is de klinische implementatie
van een niet-invasieve test voor prenatale foetale genotypering, waaronder de
foetale geslachtbepaling, met gebruik van celvrij foetaal DNA in het maternale
plasma, ter vervanging van invasieve tests als een vlokkentest of
vruchtwaterpunctie.

Beschikbare data uit de literatuur en interne validatie laten zien dat de
toepassing van MPSS van celvrij foetaal DNA in het maternale plasma voor NIPD
van foetale aneuploïdieën robuust en sensitief is, met een diagnostische waarde
die dat van invasieve tests benadert. Voor klinische implementatie van NIPD van
foetale aneuploïdieën en andere foetale genetische afwijkingen echter mogelijk
is, zijn aanvullende studies vereist om deze nieuwe techniek in ons
laboratorium te verbeteren en te valideren en om zijn performance in de
klinische praktijk te testen.

Deze studie richt zich op de volgende primaire doelstellingen:
*- ontwikkelen van een gestandaardiseerd protocol, inclusief kwaliteitscriteria
voor het gebruik van NIPD met MPSS van celvrij foetaal DNA;
*- bepalen van de sensitiviteit en specificiteit van NIPD met MPSS van celvrij
foetaal DNA;
*- optimaliseren van throughput, turnaround time en kosten;
*- bepalen van de voorspellende waarden van NIPD met MPSS van celvrij foetaal
DNA in de klinische praktijk.

Om de bovenstaande doelen te kunnen bereiken, is het nodig te kunnen beschikken
over plasma en DNA fracties van zwangere vrouwen en hun (mannelijke) partners.
Deze aanvraag richt zich daarom op de verzameling, verwerking en opslag van
maternale en paternale plasma en DNA fracties ten behoeve van de verdere
ontwikkeling en validatie van een niet-invasieve test voor foetale
genotypering, waaronder de foetale geslachtbepaling.

De studie is een prospectief, multicenter cohortonderzoek, dat uit meerdere
fasen bestaat.

Fase 1: technische en logistieke optimalisering
De eerste fase van deze studie richt zich op de ontwikkeling van een
gestandaardiseerd protocol voor het gebruik van NIPD met MPSS van celvrij
foetaal DNA in het maternale plasma. Methodes om de aanwezigheid van celvrij
foetaal DNA aan te tonen en de absolute en relatieve hoeveelheid van het
aanwezige celvrije foetale DNA te meten zullen verder ontwikkeld en gevalideerd
worden. Er zullen kwaliteitscriteria vastgesteld worden. Laboratorium- en
data-analyse zal deels geautomatiseerd worden. Daarnaast zal de logistiek die
vereist is voor de verzameling en analyse van grote aantallen bloedmonsters, en
de verwerking en verspreiding van de bijbehorende testresultaten in de regio,
worden opgezet.

Fase 2: prospectieve validatie
De tweede fase van deze studie richt zich op de beoordeling van de performance
van NIPD van foetale aneuploïdieën met gebruik van celvrij foetaal DNA in het
maternale plasma in de klinische praktijk, gebruikmakend van het in fase 1
ontwikkelde gestandaardiseerde protocol.

Bij een deel van de vrouwelijke deelnemers, en de overgrote meerderheid van de
mannelijke deelnemers, zal de afname van het bloedmonster voor deze studie niet
gecombineerd kunnen worden met een reeds geplande venapunctie als onderdeel van
standaard prenatale zorg. Bij deze deelnemers zal een extra venapunctie
verricht worden. De met deze procedure geassocieerde risico's zijn
verwaarloosbaar.

Deelnemers zullen op geen enkele manier baat hebben bij hun deelname aan deze
studie.