De mogelijkheden en uitdagingen van Next Generation Sequencing voor de klinisch genetische diagnostiek.
We begrijpen steeds meer van de relatie tussen het erfelijk materiaal en ziekten. Ook de technische mogelijkheden om kennis te verwerven op het gebied van genetica breiden zich snel uit. Nieuwe technologie maakt het mogelijk om de volgorde van het gehele erfelijk materiaal te bepalen in steeds minder tijd en met minder kosten. Deze nieuwe technologie wordt ‘Next generation sequencing’ (NGS) genoemd. Dank zij deze technologie wordt het mogelijk om sneller betere diagnoses te stellen bij personen met een erfelijke ziekte. De nieuwe mogelijkheden stellen ons echter ook voor vraagstukken, zoals hoe om te gaan met nevenbevindingen en hoe data te delen met respect voor privacy. Daarom is over dit onderwerp gesproken in het Forum Biotechnologie en Genetica op 14 juni 2016.
Next generation sequencing (NGS) kan voor genetische diagnostiek ingezet worden op drie ’niveaus’. Er kan gebruik van worden gemaakt om sets van aandoening-specifieke genen te sequensen, zogenaamde ‘genpanels’, bijvoorbeeld wanneer alleen gezocht wordt op specifieke hartafwijkingen. Daarnaast is het mogelijk om de coderende gebieden (exonen) van alle genen te sequensen, dat heet whole exome sequencing (WES), of zelfs de volgorde van het hele genoom, whole genome sequencing (WGS) te bepalen. Bij deze laatste methode worden dan niet alleen de genen, maar ook de volgorde van het tussen de genen gelegen DNA bepaald. De methoden WES en WGS worden steeds toegankelijker, sneller en goedkoper, waardoor deze op meer gebieden en vaker ingezet kunnen worden. De mogelijkheden van WGS kunnen als volgt samengevat worden: waar men met de klassieke sequencing methoden probeert een beeld te krijgen van een kamer bij het licht van een zaklantaarn, doe je met WGS gewoon het volle licht aan. Dat geeft een heel ander en completer beeld van het erfelijk materiaal.
Op dit moment kan WES al worden toegepast om een diagnose te stellen bij patiënten waar een vermoeden is van een erfelijke oorzaak van hun aandoening. Dit heeft een aantal duidelijke voordelen. Er kunnen bijvoorbeeld diagnoses gesteld worden bij patiënten waarbij dat met standaardmethoden niet mogelijk was.1 Zo is met behulp van WES zowel bij mensen met een verstandelijke beperking als bij kinderen met onbegrepen aandoeningen in 25-50% van de gevallen een mutatie gevonden.2,3 Met WGS kunnen zelfs nog meer mutaties gevonden worden. Ook kunnen er meer patiënten getest worden, doordat de doorlooptijd korter is en kosten bespaard worden.4 Er kunnen meer precieze diagnoses gesteld worden en de diagnostische zoektochten worden aanzienlijk ingekort. Het stellen van een diagnose is belangrijk voor de patiënt in verschillende opzichten. Een precieze diagnose kan rust geven voor de betrokken patiënt en/of ouders/familieleden omdat er een einde komt aan een vaak lange onzekere zoektocht naar een diagnose en is nodig voor een eventuele behandeling, misschien ook voor vergoedingen, keuringen en voor de Wet Maatschappelijke Ondersteuning (WMO). Ook voor het toekomstperspectief van de patiënt (en eventueel zijn/haar ouders), bv. schoolkeuze, kan een DNA-diagnose heel waardevol zijn.
Er zijn ook uitdagingen bij de invoer van deze nieuwe technieken. Voor de interpretatie van de DNA sequentie kan gebruik gemaakt worden van speciale software, die met behulp van beslisbomen leidt tot een diagnose. Met regelmaat worden evenwel varianten in het DNA gevonden, waarvan de betekenis (nog) niet duidelijk is, de zogeheten Variants of Unknown Significance (VUS). Door het delen van de sequentiegegevens van patiënten (‘data’) tussen meer laboratoria kan men de interpretatie van varianten verbeteren en het aantal verminderen. Het delen van data levert echter ook juridische en ethische vragen op, vooral met betrekking tot de privacy van patiënten. Nevenbevindingen, dat wil zeggen aanwijzingen voor (een risico op) een ander type aandoening dan waar naar gezocht werd, worden in Nederland in 1-2% van de aanvragen voor WES in het kader van de diagnostiek gevonden. Hierbij rijst de vraag of de klinisch geneticus de patiënt hierover dient te informeren en hoe van te voren schriftelijk kan worden vastgelegd dat de patiënt zijn toestemming geeft voor het onderzoek nadat hij uitvoerig is geïnformeerd over de voor- en nadelen en over welke gegevens verzameld zullen worden ('informed consent').
Om de betekenis van variaties in het DNA van patiënten te kunnen duiden, is het van groot belang om de sequentiedata van veel verschillende personen te kunnen vergelijken, zeker waar zeer zeldzame of mogelijke combinaties van variaties tot een klinisch beeld (herkenbaar patroon van afwijkingen) leiden. Door deze vergelijking kan bepaald worden of een variatie daadwerkelijk tot een aandoening leidt of een variatie is die verder geen ziekte veroorzakende betekenis heeft. Hiervoor moeten deze varianten dus ook toegankelijk zijn voor (wetenschappelijk) onderzoekers, en niet alleen de behandelaar. Dit delen van data kan op verschillende manieren. Eén manier is om in één database van een groot aantal personen alleen die delen van de sequentiegegevens op te slaan waarin een variatie/mutatie gevonden is, met daarbij aangetekend wat de variatie betekent. Een andere manier is om de gehele volgorde van iemands DNA op te slaan in een centrale database, maar dit lijkt op gespannen voet te staan met de Nederlandse wet- en regelgeving. Data analyseren in de Cloud is evenzo bezwaarlijk. Een manier om wel gezamenlijk gebruik te maken van data zonder het risico te lopen dat onbevoegde ‘ogen’ de gegevens zien, is de data lokaal opslaan, waarna analysesoftware er naar toe ’reist’. De software vergelijkt dan de sequentiedata van verschillende personen met elkaar zonder dat de wetenschapper de data ziet. Zo blijft de vertrouwelijkheid gewaarborgd.
Dat zorgvuldig wordt omgaan met vertrouwelijke patiëntendata is niet alleen een belangrijke ethisch uitgangspunt, maar vloeit ook voort uit de privacywetgeving. Hoe dat precies vorm moet krijgen, is afhankelijk van de context. Door de data dicht bij de patiënt te bewaren kan de patiënt de regie over zijn dossier voeren en bepalen wie welke data kan zien. Omdat de patiënt soms van mening verandert, zeker waar het nevenbevindingen betreft, is het belangrijk om te documenteren welke informatie de patiënt gekregen heeft.
In 2018 wordt nieuwe Europese regelgeving van kracht op het gebied van privacy.5 Hoewel aanvankelijk werd gevreesd dat deze het delen van data in en tussen de lidstaten aanzienlijk zou kunnen bemoeilijken – voor het delen van data was vrijwel altijd specifieke toestemming vereist –, laat de definitieve versie van de regeling ruimte voor lokale/nationale regels voor het delen van data die minder streng zijn. Hoewel het van groot belang is dat gegevens voor andere onderzoekers beschikbaar zijn, komen lang niet alle laboratoriumspecialisten en (klinische) onderzoekers er in de dagelijkse praktijk toe om data van hun patiënten te delen. Dit zou kunnen verbeteren door de werkdruk te verminderen en eventueel de vergoeding voor verrichte diagnostiek afhankelijk te laten zijn van het delen van data. De software die gebruikt wordt voor de analyse van de DNA sequentie zou hier een rol in kunnen spelen. Ook zullen andere medisch specialisten moeten worden bijgeschoold om een deel van de activiteiten van de genetici over te kunnen nemen. Ouders delen soms data over hun kinderen op privacygevoelige media, bijvoorbeeld via Facebook, waar dit niet verstandig lijkt vanuit een juridisch oogpunt gezien. Maar aangezien ouders anders tegen de medische en maatschappelijke aspecten van de aandoening van hun kinderen aankijken en ook meer de verschillen zien door discussies onderling, kan dit juist voor artsen waardevol zijn.
Bij de verstrekking van data ten behoeve van wetenschappelijk onderzoek blijft de vraag hoe specifiek de toestemming van de patiënt geformuleerd dient te worden. Ditzelfde geldt ook voor opslag en gebruik van weefsel in biobanken (dit zijn opslagplaatsen waar medische gegevens en lichaamsmateriaal van patiënten en/of gezonde vrijwilligers bewaard worden). Opslag van data is namelijk ook een aandachtspunt. De mogelijkheid om op een centrale locatie WGS uit te voeren voor de klinisch genetische diagnostiek wordt op dit moment onderzocht. De vraag is dan hoe en waar de data opgeslagen zouden moeten worden en wie de eigenaar is van de database. Hoewel het op den duur goedkoper en makkelijker is om tijdens het leven een paar keer opnieuw te sequensen dan de reeds verkregen data te bewaren, kleven daar ook nadelen aan. Data dienen bewaard te worden om te achterhalen hoe een diagnose tot stand is gekomen. Bovendien bestaat de verplichting om een volledig dossier te bewaren en daar hoort dit type gegevens bij.
De nieuwe mogelijkheden van DNA analyse zijn nog niet algemeen bekend. Daarom is scholing erg belangrijk, voor klinisch genetici maar vooral voor andere medisch specialisten, huisartsen, jeugdartsen én het publiek. Dit betreft zowel de mogelijkheden en onmogelijkheden van de technieken als de inzichten die verkregen worden. Dit zou grondig aangepakt kunnen worden in het nieuwe raamplan voor het onderwijs in de geneeskunde dat door de Nederlandse Federatie van Universitair Medische Centra opgesteld gaat worden. Er zijn ook andere mogelijkheden om geneeskundestudenten al vroeg in de opleiding kennis met het vakgebied te laten maken, zoals een verplicht coschap bijvoorbeeld. In het UMCU gaat vanaf najaar 2016 een dergelijk verplicht klinisch genetisch coschap van start. Hierdoor wordt mogelijk de stap naar gebruik maken van de mogelijkheden van klinisch genetische diagnostiek ook in andere specialismen minder groot. Voor de laboratoriumspecialisten zou er een basisopleiding tot laboratoriumspecialist kunnen komen met daarna specialisatie in een klinische discipline.
Niet alleen de inhoud van het onderwijs voor geneeskundestudenten, medisch specialisten en het publiek zou verbeterd moeten worden, ook de manier van onderwijs geven en kennisverbetering is aan vernieuwing toe, bijvoorbeeld door het bouwen van kennis-sites. Goede voorlichting via websites, zoals bijvoorbeeld checkdecheck.nl en erfocentrum.nl, en scholing zijn ook maatregelen die getroffen kunnen worden wanneer buitenlandse bedrijven mensen in Nederland actief benaderen voor genetische testen zonder genetische counseling.
De farmacogenetica bestudeert de invloed van genen op het effect van medicijnen. Dit kan zowel de werking of de dosering van het geneesmiddel betreffen als eventuele bijwerkingen.6 Door gebruik te maken van kennis over de genetische aanleg voor bepaalde enzymen of de aanwezigheid van variatie in eiwitten waar bepaalde medicijnen op gericht zijn, kan voor een behandeling gestart wordt een voorspelling gedaan worden over bijvoorbeeld de dosering van een geneesmiddel of een keuze gemaakt worden voor een ander geneesmiddel. Hier kan veel winst behaald worden zowel voor patiënten, die een beter werkend medicijn krijgen of een medicijn met minder bijwerkingen, als voor de kosten in de gezondheidszorg, omdat niet onnodig medicijnen gebruikt worden waarvan van te voren bekend zou kunnen zijn dat er geen of een beperkt effect is. Hier wordt bij de behandeling van borstkanker al gebruik van gemaakt, door bijvoorbeeld eerst te testen of een tumor gevoelig is voor hormonen voordat het hormoonremmende middel Tamoxifen gegeven wordt. Ook wordt een antistof tegen een eiwit op de tumor alleen gegeven aan patiënten met een tumor die het betreffende eiwit op de cellen heeft. Zo worden vrouwen bij wie deze middelen geen effect zouden hebben, hiermee niet onnodig behandeld. Er wordt echter nog nauwelijks gebruik gemaakt van farmacogenetica voor het voorschrijven of de dosering van medicatie, aangezien behandelaars nog weinig noodzaak voor deze toepassing zien. Of dit te wijten is aan gebrek aan kennis over de mogelijkheden van de farmacogenetica op zich of over de te bewandelen weg naar het verkrijgen van de data, is nog onduidelijk.
In het buitenland is het inmiddels mogelijk registers van de lokale apotheek te koppelen aan materiaal in biobanken van duizenden personen. Voor Nederland is zo’n koppeling onder de huidige wetgeving nog niet mogelijk, maar op den duur en met de nodige bescherming van privacygevoelige gegevens zouden de projecten LifeLines en GenerationR een rol kunnen spelen bij zo’n registratie. Hierbij is het dan wel van belang om na te gaan of patiënten de medicatie gebruiken zoals voorgeschreven. Een eventuele rol van bijvoorbeeld het bedrijfsleven zou echter problemen kunnen opleveren.
Een laatste punt van aandacht is dat misschien WES data door de farmaceutische industrie in klinische trials kunnen worden gebruikt om patiënten uit te sluiten van de trial. Dat klinkt onwenselijk, omdat bedrijven de uitkomst van de trial zouden kunnen sturen door bepaalde groepen mensen uit te sluiten op grond van hun DNA. Maar dit kan ook als positief effect hebben dat trials wel een resultaat laten zien waar momenteel de verschillen tussen patiënten, bijvoorbeeld door hun genetische eigenschappen, vaak tot onduidelijke uitkomsten leiden. Transparantie is hierbij dus van evident belang.
De nieuwe technieken voor het analyseren van de volgorde van het DNA bieden verbeterde en snellere diagnostiek en mogelijkheden tot het beter of anders voorschrijven van medicatie. Beide kunnen ook leiden tot een vermindering van kosten in de zorg. De verbeterde diagnostiek is echter afhankelijk van het beschikbaar maken van DNAgegevens aan andere onderzoekers, maar dit brengt juridische en ethische vragen met zich mee. De manier waarop data gedeeld worden en waar (en hoe) de gegevens opgeslagen dienen te worden is echter een belangrijk punt van aandacht. Het is noodzakelijk dat data beter gedeeld gaan worden, maar dit mag geen afbreuk doen aan vertrouwelijkheid en bescherming van privacygevoelige informatie. Scholing van zowel specialisten als andere disciplines én het publiek is noodzakelijk om optimaal gebruik te kunnen maken van de nieuwe mogelijkheden.
Literatuur