Moleculaire phenotypering van MCA/ID patienten voor verbeterde diagnose

Patiënten met Multiple Congenitale Afwijking en Intellectuele Disabiliteit
(MCA/ID) blijven vaak zonder diagnose in de huidige klinische setting. Vaak
wordt MCA/Id veroorzaakt door complexe structurele variatie in het genoom. Het
is bewezen dat MCA/ID patienten een hoge frequentie van genoom-inbalans hebben
door Copy Number Variations (CNVs) (Girirajan et al. Plos Genetics 2011,
Gilissen et al., Nature 2014). Maar er zijn gevallen bekend van gebalanceerde
structurele variatie die niet te detecteren is met standaard SNP array of
andere methoden (Gilissen et al., Nature 2014). Bovendien is het bij deze
aandoeningen zeer lastig uitsluitsel te geven over het pathogene mechanisme van
de aandoening, aangezien vaak meerdere genen betrokken zijn bij de structurele
genoomvariatie. Deze herschikkingen van het DNA kunnen leiden tot misexpressie
van bepaalde genen of in een verandering in het non-coderende deel van het
genoom (promoters/enhancers bijv.) (e.g. van Heesch et al., Cell Reports 2014).
Door data-integratie van Whole-Genome Sequencing, RNA-Seq en ChIP-Seq data
hopen wij in deze studie de diagnose van deze patiëntengroep te verbeteren en
pathogene mechanismes in deze patiëntengroep te identificeren.

- Het gebruik van "molecular phenotyping" om de diagnose van MCA/ID-patiënten
in de kliniek te verbeteren

- Het ontdekken van pathogene mechanismes en nieuwe ziekte-geassocieerde genen
bij MCA/ID-patiënten.

Met onze "Moleculaire phenotypering" aanpak willen we een combinatie van
whole-genome sequencing (WGS), RNA-sequencing (RNA-Seq) en
chromatine-conformatie sequencing technieken (ChIP-Seq en ATAC-Seq) inzetten om
complexe genoomphenotypes van MCA/ID patiënten te kunnen ophelderen. Met WGS
kunnen we beter de structurele variatie in kaart brengen. RNA-Seq stelt ons in
staat de verandering in genexpressie tussen patienten en ouders in te zien.
ChIP-Seq voor bepaalde histone markers kenmerkend voor promotoren en enhancers
stelt ons in staat de veranderingen van genoomregulatie buiten het coderende
deel van het genoom in kaart te brengen. Deze integratieve approach van
data-verzameling stelt ons in staat beter in te zoomen op kandidaat-genen die
voor het MCA/ID phenotype belangrijk zijn. Op deze wijze dragen wij, naast de
verbeterde diagnosekans, ook bij aan het onderzoek aan de etiologie van MCA/ID.

- Selectie van MCA/ID patiënten zonder specifieke diagnose uit reguliere
diagnostiek door de afdeling Genetica UMCU (zie onderzoekspopulatie voor meer
details)
- Bloedafname van patiënt (6 ml) en ouders (20 ml).
- isolatie van PBMCs uit het bloed voor DNA, RNA en Chromatine isolatie
- DNA isolatie en Next Generation Sequencing (NGS) WGS op het Illumina X-10
platform
- mRNA isolatie (polyA-isolatie) en RNA-sequencing op het Illumina NextSeq
platform (Utrecht Sequencing Facility)
- Chromatine isolatie en ChIP voor H3K4-trimethylatie (actieve promoters) en
H3K27-acetylatie (actieve enhancers), ChIP-Sequencing op NextSeq platform.
Eventueel aangevuld met ATAC-Seq (methode om open/actief chromatine aan te
tonen).
- Data mapping en analyse ism. Bioinformatics team Cuppen Lab (Dr. Ies Nijman,
Dr. Joep de Ligt, Sander Boymans)
- Identificeren van pathogene events van de geintegreerde data
-Rapporteren van de data in wetenschappelijke tijdschriften, in bepaalde
gevallen: terugkoppelen bevindingen naar de klinische Genetica t.b.v.
verbeterde diagnose.

De enige invasieve procedure is bloedafname: het risico bij deze routinematige
procedure is minimaal. Zie ook sectie E voor meer details.