20 July 2012

Mijlpaal in prenatale diagnostiek: compleet dna van embryo uit bloed van de moeder bepaald

Een nieuwe techniek maakt het mogelijk om het complete dna (het genoom) van een embryo te bepalen door bloed van de moeder te analyseren. Dat is gebaseerd op het verschijnsel dat in het bloed van de zwangere vrouw DNA circuleert dat afkomstig is van het embryo (placenta) en van de moeder zelf.

De gangbare methodes van prenatale diagnostiek zijn vruchtwaterpunctie en chorion vlokken. Dat zijn zgn. invasieve methoden die goed werken maar een gering risico voor het embryo opleveren. Bij de nieuwe niet-invasieve methode loopt het embryo geen enkel risico omdat alleen bloed bij de moeder wordt afgenomen (uit bloedvaten in de arm). Dat is dus een voordeel ten opzichte van de oude methode. Ook is een winstpunt dat het hele genoom (al het dna) van het embryo vastgesteld kan worden.

Fig 1. Compleet dna van embryo uit bloed van moeder bepalen
©Nature 487, 304–305 919 July 2012 (bewerkt)

 

In fig 1 zie je (een gedeelte van) 1 paar chromosomen van de moeder (Mother) en 1 paar chromosomen van de vader (Father) en 1 paar van het embryo (Fetus). Zes bases zijn aangegeven als voorbeeld. Als je goed kijkt zie je dat 2 van de 6 bases van de oranje en gele verschillen (2e en 5e). Dit staat symbool voor kleine verschillen in de twee chromosomen van een paar. Die verschillen zijn er altijd. Dit komt omdat de moeder die chromosomen ook weer van haar vader en moeder heeft gekregen (heterozygoot noemen we dat). Bijvoorbeeld: de oranje is afkomstig van haar moeder en de gele van haar vader. De vader in Fig 1 heeft 1 base verschil (de 5e). Hiervoor geldt dezelfde verklaring: de lichtblauwe heeft hij bijvoorbeeld van zijn vader en de donkerblauwe van zijn moeder. Deze kleine verschillen worden gebruikt voor de prenatale diagnose (komt straks aan bod).

Van ieder paar chromosomen geeft een ouder altijd maar één chromosoom aan het kind (dat is meiose of reductiedeling). In fig 1: de moeder geeft het gele chromosoom en de vader het donkerblauwe chromosoom aan het kind. Dit is een kwestie van toeval. Ongeveer 50% dat de gele of oranje wordt doorgegeven. Het is dus niet te voorspellen welke het kind krijgt. Bij elkaar heeft het embryo van ieder chromosoom weer 1 paar dat samengesteld is uit één chromosoom van de moeder en één van de vader. Zo wordt het genoom van een embryo samengesteld tot 23 paar = 46 chromosomen in totaal.

Maar in het bloed van de zwangere moeder zit een mengsel van DNA van het embryo en haar DNA:

Fig 2.
Mix van vier chromosoom fragmenten in
het bloed van de moeder (fig aangepast).

In figuur 2 zijn de chromosomen gelabeld met Mother, Fetus, maar dat is in het echt natuurlijk niet zo. Je kunt niet rechtstreeks het genoom van het embryo vaststellen. Je moet het genoom van het embryo reconstrueren uit het mengsel. Dit kun je doen door de relatieve hoeveelheden van de verschillende chromosomen te tellen. Nu komen de kleine base verschillen van pas. In figuur 2 zie je dat er in feite 3 verschillende type chromosoom fragmenten zijn. De twee gele zijn het zelfde. Dat komt omdat de gele van het embryo een kopie is van de gele van de moeder. Relatief komt geel dus meer voor. Daaruit kun je afleiden dat het ook in het embryo zit.
Het chromosoom dat niet overeenkomt met één van de twee chromosomen van de moeder, moet van de vader zijn (blauw). Dus door de relatieve hoeveelheden van de verschillende chromosoomtypes te meten, kun je het genoom van het embryo reconstrueren. Dan heb je dus prenatale diagnostiek zonder dat je met een naald in de buik van de moeder vruchtwater hoeft te prikken of een biopsie van vlokken van de placenta via de vagina hoeft te nemen. 

Bij deze nieuwe kwantitatieve techniek heb je niet het DNA van de vader nodig. Dit is van belang in situaties wanneer vaderschap niet zeker is. De test die bedoeld is voor prenatale diagnostiek van het embryo zou dan onbedoeld onthullen dat de vader niet de biologische vader van het kind is. Nu de techniek uitgevoerd kan worden zonder dat de biologische vader daarbij nodig is, hoeft de moeder niet bang te zijn dat zaken onthuld worden die geheim hadden moeten blijven.

Er is nog een ander voordeel van de nieuwe techniek: wanneer er een stofwisselingsstoornis bij het embryo wordt ontdekt kan de behandeling direct na de geboorte beginnen. Met de grootste kans dat schade beperkt wordt.

Er kunnen nog andere onverwachtste dingen ontdekt worden: nieuwe mutaties die het embryo heeft maar niet de vader of de moeder. Dit staat bekend als de novo mutaties. Die zijn uiteraard niet te voorspellen. In de publicatie werden er 44 de novo mutaties in een embryo gevonden. Dit kunnen of onbekende, of neutrale mutaties, of mutaties zijn waarvan bekend is dat ze geassocieerd zijn met erfelijke ziektes.

De hier beschreven prenatale diagnostiek is onderdeel van een wetenschappelijk research project en wordt nog niet routinematig toegepast bij zwangeren met risico indicatie. De ethische vragen zijn: wil je de verantwoordelijkheid op je nemen om te weten welke erfelijke ziektes je kind heeft of in de toekomst kan krijgen? Of: wil je de verantwoordelijkheid op je nemen niet te willen weten dat je kind erfelijke ziektes heeft die je van te voren had kunnen weten als je de test had gedaan?


Literatuur

  • Diana W. Bianchi (2012) Prenatal diagnostics: Fetal genes in mother's blood, Nature, 19 July 2012. (Dit is het begeleidend  News en Views artikel)
  • H. Christina Fan (2012) Non-invasive prenatal measurement of the fetal genome, Nature 19 July 2012. (Dit is het research artikel).
  • Peter-Paul Verbeek (2011) 'De grens van de mens. Over techniek, ethiek en de menselijke natuur'. (Verbeek is techniek-filosoof. In dit boek worden op een leesbare manier de ethische consequenties van nieuwe voortplantingstechnieken geanalyseerd. Hij vertelt dat hij en zijn vrouw geen test op het syndroom van Down en open ruggetje hebben laten doen bij hun eerste zwangerschap, p.33.)

Postscript


Een analoge vraag voor volwassenen: als die test beschikbaar komt, zou je dan wel of niet willen weten of je mutaties hebt die kanker kunnen veroorzaken? (bron: Bert Vogelstein: "that a cancer-screening test based on mutations in tumors will become a routine part of everyone's annual physical exam. I just want one of those tests to be the standard of care", Science 20 Jul 2012).

Postscript 30 juli


Gister was in het nieuws dat de geneesmiddelen voor de erfelijke ziekte Pompe en Fabry niet meer vergoed worden omdat ze te duur zijn. Dit betekent een enorme verslechtering van de kwaliteit van leven voor de patienten. Het gen van beide erfelijke ziektes is bekend en daarom kunnen de mutaties die de ziektes veroorzaken met bovenvermelde prenatale diagnostiek tijdig opgespoord worden.
Moraal: we hoeven ons nooit zorgen te maken over erfelijke ziektes als we de beschikking hebben over een onbeperkt budget (en de beschikbaarheid van geneesmiddelen). Maar is ons budget ooit onbeperkt?

Vorige blogs over prenatale diagnostiek:


21 comments:

  1. Harry, e.a. dit blog over de mijlpaal in de prenatale diagnostiek te moeilijk? oninteressant? (gezien het aantal comments)? ik vind het zelf een nogal indrukwekkend en belangwekkend onderzoek ... ....

    ReplyDelete
  2. nee gert,
    dit is zeer belangrijk onderzoek, niet alleen theoretisch maar vooral praktisch. vergelijk dat eens met dat geneuzel van die EP-ers, dan snap je mij beter!

    ik heb wel een aantal vragen, maar die zijn te basaal: eerste les genetica, eersteklas lagere school. Zal ik je niet mee lastig vallen. Of je had het misschien hier en daar wat toch beter uit kunnen leggen! ;-)

    bijv
    'Het is dus niet te voorspellen welke het kind krijgt'. Omdat het 'twee keer een helft erft', met 50% kans, kunnen twee kinderen van dezelfde ouders dus totaal verschillend DNA hebben, alsof ze niet verwant zijn? zo klinkt het wel.

    duidelijk is dat je 'geel' en 'blauw' kunt scheiden maar hoe je die 'gelen' (moeder/foetus) op deze manier uit elkaar kunt halen is mij niet helemaal duidelijk in je uitleg.

    Verder is het onderwerp misschien (nog) niet controversieel genoeg! hoewel: voor je het weet, lopen ze dan weer weg. Lastig dat bloggen!

    (overigens had ik wel verwacht dat je over andere onderwerpen zou bloggen- over dat piRNA silencing bijv. Spectaculair al kan ik als buitenstaander alleen maar de grote lijnen volgen, maar gelukkig geven de onderzoekers die vaak zelf al duidelijk aan: patronen van piRNA silencing blijven het hele leven actief en kunnen overgeerfd worden: “This is really remarkable,” says (hoofdonderzoeker) Mello. “It implies that an organism has a memory of all the previous gene sequences it’s ever expressed before.” Het staat er echt. Barbara McClintock had gelijk).

    ReplyDelete
  3. Harry, ja het blog is gebaseerd op de basisprincipes van de Mendelse genetica: ieder gen dat in heterozygote toestand aanwezig is: Aa kan bij de vorming van gameten maar één allel doorgeven: A of a. Dat is Mendel. Dat is 50% kans op A en 50% kans op a. Het is dus niet te voorspellen 0of het A of a wordt. Daarom heb je prenatale diagnose nodig van het embryo. Anders had je wel éénmalig dna van vader en moeder kunnen bepalen en wist je het dna van alle kinderen! Maar dat kan dus niet. Dat is ook het aardige van kinderen krijgen: je weet absoluut niet wat het gaat worden, welke eigenschappen het krijgt! het blijft een avontuur!

    Harry: "kunnen twee kinderen van dezelfde ouders dus totaal verschillend DNA hebben, alsof ze niet verwant zijn?"
    Van ieder chromosoompaar is er 1 van de vader, en 1 van de moeder! Hoe eerlijk doet de natuur dat! Hoe doen ze dat?! Door toeval kan de vader hetzelfde chromosoom 1 aan zoon en dochter geven: op die manier hebben broer en zus exact hetzelfde chromosoom. (en dus verwant). En zo verder voor de andere 22 paar chromosomen. Theoretisch hebben broer en zus een zeer kleine kans dat ze 23x een ander chromosoom (A of a) van vader gekregen hebben. Zeg: de broer 23x A en de zus 23x a. ! Dan zijn ze maximaal ongelijk, 'onverwant' aan elkaar! = het tegenovergestelde van identieke tweeling!

    Had ik het woord 'eugenetica' moeten laten vallen om het controversieel te maken? De mijlpaal bestaat hieruit: dat we voor het eerst in de geschiedenis van de mensheid, nee, van een biologische soort op planeet aarde, in staat zijn om alle nadelige mutaties van een foetus op tijd te weten (voordat het geboren is) zonder dat de diagnose zelf (weefselafname) enige risico vormt voor het embryo. Dat is niet niks. De eugenetische droom van Hamilton komt dicther bij: we hoeven niet meer met mutaties geboren te worden! dat is niet niks! We hoeven niet langer toe te kijken hoe ons genoom degenereert!

    Ik heb misschien te veel over de techniek geblogd, maar dat was nu juist het nieuwe, terwijl de ethiek van prenatale diagnostiek al oud is.

    piRNA silencing: bizar maar vooral te nieuw om het te kunnen begrijpen en om iets met zekerheid en nauwkeurigheid te kunnen zeggen...........

    ReplyDelete
  4. Van ieder chromosoompaar is er 1 van de vader, en 1 van de moeder

    moet je lezen als:

    Van ieder chromosoompaar is er 1 individueel chromosoom van de vader, en 1 chromosoom van de moeder.

    ReplyDelete
  5. ja, misschien is dat een goed idee: hoe dichtbij en vooral ook, hoe makkelijk die eugentica nu is. DNA onderzoek levert zowat elke dag de meest spectaculaire, om niet te zeggen revolutionaire dingen op. Het gebeurt onder onze neus. Mij hoef je niet te overtuigen van die mijlpaal.

    Darwin krijgt voor de helft gelijk: natuurlijke selectie?! Er is uiteindelijk alleen maar kunstmatige selectie. ;-)

    ReplyDelete
  6. harry: "maar hoe je die 'gelen' (moeder/foetus) op deze manier uit elkaar kunt halen is mij niet helemaal duidelijk in je uitleg. "

    die twee gele A A T C G A chromosomen van moeder en fetus kun je niet uit elkaar halen want die zijn identiek. (die gele van de fetus is een copie van de gele van de moeder).
    Wat je wel kunt weten zijn de relatieve hoeveelheden: omdat zowel de moeder als het fetus het gele A A T C G A chromosoom hebben komt het in grotere hoeveelheden voor in het bloed van de moeder dan het oranje chromosoom.
    Die oranje van de moeder heeft een paar puntmutaties ten opzichte van de gele en is dus makkelijk te identificeren.

    ReplyDelete
  7. Postscript:

    Zojuist was in het nieuws dat de erfelijke ziekte Pompe disease het geneesmiddel niet meer vergoed wordt. Dit betekent een enorme verslechtering van de kwaliteit van leven voor de patient. Reden: medicijn te duur. Het gen van Pompe disease is bekend en daarom kunnen de mutaties die de ziekte veroorzaken met bovenvermeldde prenatale diagnostiek tijdig opgespoord worden.

    Moraal: we hoeven ons nooit zorgen te maken over erfelijke ziektes als we de beschikking hebben over een onbeperkt budget. Maar is ons budget ooit onbeperkt?

    ReplyDelete
  8. het gaat om de kosten per QUALY, gert:
    quality adjusted life year (nrc 30-31 juli, 2012)

    ReplyDelete
  9. harry, ik ken het QUALY begrip: een noodzakelijk kwaad in een wereld waar budgetten in de gezondheidszorg beperkt zijn.
    Maar als de normen voor QUALY hetzelfde zijn gebleven waarom kregen patienten met ziekte van Fabry en Pompe tot nu toe wel vergoeding van medicijnen en wil men dat nu stopzetten? Heeft dat volgens jouw niets met bezuinigingen te maken? is het toeval dat men er op dit moment in tijden van bezuinigingen achterkomt dat de kosten-baten van de medicatie te ongunstig zijn?

    ReplyDelete
  10. lijkt mij geen toeval gert
    en bovendien heb ik gehorod dat er een enorme spreiding is in effecten. In sommige gevallen helpen die medicijnen goed. Dat maakt de hele 'discussie' die sommige lieden nodig schijnen te vinden des te schrijnender. Nou heeft het natuurlijk weinig zin om iemand die op sterven ligt nog even een dure medische behandeling te geven. Maar dan gaat het om heel iets anders dan om kosten, zou ik zeggen.

    ReplyDelete
  11. ps
    voor specialisten bestaat er formeel niet zoiets als euthanasie. Ze weigeren daar ook over in discussie te gaan. Reden: er bestaat voor een arts alleen maar medisch zinvol handelen. En wie maakt dat uit? Die arts. Die heeft er voor doorgeleerd! Uiteraard overlegt hij met de naaste familie. Dat hoort namelijk bij het medisch zinvol handelen.

    Hetzelfde zou met die 'kosten' moeten gebeuren.

    Maar ja, we hebben marktwerking.
    Wel eens een markt gezien zonder winst?.
    Alleen, in dit geval 'beslist' 'de markt' dus juist niet.

    ReplyDelete
  12. Harry, wat ik nog zou willen toevoegen aan jouw verhaal: kinderen en volwassenen met de erfelijke ziektes Pompe en Fabry hebben hier niet voor gekozen in tegenstelling tot jongeren die comazuipen en roken en 'party drugs' en dronken achter het stuur zitten en die daardoor beslag leggen op de Nederlandse gezondheidszorg, ziekenhuis capaciteit en budget volksgezondheid. Dus: op de een of andere manier moeten mensen die uit vrije keuze schade aan hun eigen gezondheid brengen daar zelf voor betalen!

    ReplyDelete
  13. prima gert
    we hebben een omgekeerde marktwerking in de GZ:
    je moet onderscheid maken tussen mensen die er zelf om gevraagd hebben en mensen die er juist niet om gevraagd hebben..!

    ReplyDelete
  14. @Gert,

    Ik begrijp je reactie wel, maar vind je het niet erg lastig om vast te stellen wie wat wanneer doet om willens en wetens zijn gezondheid te schaden? Waar ligt de grens tussen een en ander, welke risico's mag je dan nemen?
    Lijkt me alleen praktisch al een lastige zaak....

    @Harry, is dit echt een serieus standpunt van jou?

    ReplyDelete
  15. TROUWE LEZERES:
    Rook je???

    "Ik begrijp je reactie wel, maar..."
    Maar ben je het ook eens met het idee?
    Laten we de praktische uitwerking aan de politici over!

    ReplyDelete
  16. trouwe lezeres
    er bestaat volgens mij alleen zinvol medisch handelen en dat bepaalt de arts- in overleg (over de consequenties) met de betrokkene uiteraard
    en voor de rest word ik zowat fysiek onpasselijk van de term marktwerking, nog onpasselijker dan Gert van die Ayn Rand! ;-) Som smoet je wel cynisch zijn in dit land van mensen als meisje schipper of hoe heet ze ook weer.

    gert, tot september: kan ik nu tenminste rustig doorlezen! ;-)

    ReplyDelete
  17. @ Gert,

    Misschien rook ik wel, misschien drink ik wel, misschien woon ik wel midden in de stad driehoogachter of dichtbij een drukke snelweg, misschien eet ik wel eens een MacDonaldje, misschien rijd ik wel paard, misschien beklim ik wel bergen, misschien eet ik niet altijd biologisch, misschien heb ik een beperkt verstand, beperkt budget, woon ik in een niet-stimulerende sociale omgeving, misschien, misschien....misschien word ik wel eens boos, misschien beheers ik mij niet altijd, misschien rijd ik wel eens auto, fiets ik wel eens veel te hard, sport ik te fanatiek of juist 5 minuten per dag te weinig....misschien, misschien.....is er nooit iemand geweest die mij verteld heeft wat ik moet vermijden in dit leven om de mede mens niet op kosten te jagen, misschien is er nooit iemand geweest die mij precies heeft verteld wat ik allemaal juist wel moet doen......hoeveel en van wat en wanneer.
    Misschien moeten er dan allemaal gezondheidscobs komen om mij de hele dag in de gaten houden (of dmv een videocamera) en met mij de hele bevolking want misschien.......stiekem.....doe ik allemaal dingen die niet gezondheidsbevorderend zijn.

    ReplyDelete
  18. @ Gert,

    Oprecht gemeend: een hele fijne vakantie toegewenst!

    ReplyDelete
  19. Gert, een fijne vakantie, en daarin niet te teer worden over weer een merel, anders moet ik serieus overwegen om hier thuis blijvend niet wat katten te gaan vangen en erger in gedachten! Voor des merels welzijn. Katten zijn een soort half-eigendom van mensen, met de jouw welbekende toch bewaarde instincten.

    En Trouwe Lezeres ook trouwens, een fijne vakantie, met een mooi! stukje 'vakantie-bestemming' voor bergbeklimmers. Kortom wat 'solidariteit' voor 'verzekeringen' (nu) inhoudt (of wie weet gaat inhouden), zelden beter verwoord gezien. Van de Allesomvattende Liefde, die ze vaak als niet te verwoorden probeert te verwoorden ben ik vaak minder overtuigd (want erg op de 'moeilijke' persoonlijke 'ervaring' gebaseerd), maar de relatie tussen de risico's van leven en de 'solidariteitsgedachte' en het 'verzeker-principe': mooi en raak geformuleerd!

    Een echte vakantie-gedachte voor de specialist in de biologie (wetenschap), die zich ook interesseert voor ethiek, en zich zeer opwindt over her Kwaad. Natuurlijk gaat de 60-plusser en -klusser alles inleveren! Aan de kinderen of het algemeen welzijn om 'oorlog' te voorkomen.

    Vakantie is van vacare of zoiets in het Latijn. Niets doen, leegheid, of leeglaten. (Kan het opzoeken op internet, maar ik wil mijn geheugen best haar leemtes leren aanvaarden.) Dat kan Gert (en velen met hem) helemaal niet, dat vacare, en zeker dat aspect van het geheugen niet toelaten.

    Gewoon de zon op de buik en bruinen maar! Een absurdistische kunst, vergelijkbaar met een zware zeiltocht, maar Gert en Jan Riemersma zal het beiden nooit lukken, de willen-weters.
    Mij ook niet, en TL ook al niet (meer, misschien).

    Gert, nog een mooie 'ervaring' ter niet te combineren vragen der ethiek in een vooral maar niet alleen rationeel hoofd, alsof het nieuwjaar voor de deur staat haha, midden in de zomer: de (veel te veel) honden 'zonder eigen baasje of bazinnetje (zul je moeten zeggen tegenwoordig)' in Albufeira of zoiets, in Zuid-Portugal in elk geval, liepen met ons mee, in 1976 of zo, in een route rond dat plaatsje (zal nu ook wel een Engels-achtige kermis zijn). Ongelooflijk. Maar elke 'waakhond' werd door die bende honden van 'zes' op afstand gehouden van ons twee. (Allemaal te mooi om waar te zijn voor die domme mens, die almaar wil zien wat ie ziet. maar toch: in dit geval blijf ik gehecht aan wat ik zag. De experimentator kwam zelfs in me boven.)

    Paula, als jij nu weer een stukje terugloopt en ik de andere kant op: wat zal de ongelooflijk vriendelijke bende van zes dan doen? (Tevens een relatie-experiment voor gevorderden, dat spreekt vanzelf.) De club van zes honden splitste zich op. Drie met Paula. Drie met mij. De 'conflicten' in de breinen van de honden waren wel bijna 'af te lezen'.

    Let wel, ik wist niets van de 'wilde' honden van dat plaatsje. Ze hadden wat geleerd. Ze liepen in eerste instantie in mijn 'bewustzijn' zomaar 'spontaan' met ons mee, en deden dat wat ze deden. Even nadenken, leer-geschiedenis natuurlijk, eeuwige honger, diepe ogen, maar ook nadien één van de lulligste 'schuldgevoelens' die ik og steeds een beetje heb, als ik het oprakel. Na de afronding van de wandeling wilden ze natuurlijk een gepaste (en kennelijk voor een hond nogal ver uit te stellen) beloning!
    Veel meer dan ik van de literatuur en meer genuanceerde opvolgende denkers / weters begrepen had.

    Ik wist het niet zo gauw, niets eetbaars in de buurt, geen vis en geen vlees en zelfs geen sinaasappel, en ik vond mijn welgemeende aai over zes bollen helemaal niets, en nog niet als ik er aan terugdenk. En toch: ik stond daar, naar eer en geweten en kon niets verzinnen. En nu nog niet. Gvd.

    ReplyDelete
  20. @ Theo Smit,

    Dank je wel en ik hoop dat je gauw van die lange wiebelende ladder afkomt, al was het alleen maar voor mijn gemoedsrust.....
    Voor mij is dat altijd een persoonlijk dilemma, ik zou dan het liefst een dagje weg gaan zodat ik die halsbrekende toeren niet hoef aan te zien. Helaas zou me dat natuurlijk helemaal niet helpen, in tegendeel denk ik, dus blijf ik dan maar weer 'toekijken' want anders ben ik er niet bij en is er ook nog eens niemand die 112 kan bellen......

    ReplyDelete
  21. @ Theo S, voor nu of later:

    Je zegt: 'Van de Allesomvattende Liefde, die ze vaak als niet te verwoorden probeert te verwoorden ben ik vaak minder overtuigd (want erg op de 'moeilijke' persoonlijke 'ervaring' gebaseerd)...'
    Alle begrip voor je twijfels, maar:

    Hoe kan het werkelijk weet hebben van wat Liefde is, anders dan een ervaring zijn?

    ReplyDelete

Comments to posts >30 days old are being moderated.
Safari causes problems, please use Firefox or Chrome for adding comments.