Kystische fibrose (synoniemen o.a.: pancreas-fibrose, mucoviscidose, taaislijmziekte) komt in ons land bij 1 op 3600 levendgeborenen voor.1 De ziekte heeft een autosomaal recessief overervingspatroon. De behandeling en begeleiding van patiënten zijn in de laatste decennia verbeterd en hun gemiddelde levensverwachting is toegenomen (gemiddelde levensduur ongeveer 20 jaar).2 Desondanks is de levensverwachting nog steeds kort en is de morbiditeit hoog.2
Tot nu toe zochten velen tevergeefs naar het primaire eiwitdefect dat verantwoordelijk is voor de ziekte. Er komen steeds meer aanwijzingen dat het transport van chloride door de celmembraan gestoord is.3 Een 100 betrouwbare methode voor prenatale diagnostiek en dragerschapsonderzoek is nog niet beschikbaar. Bij erfelijkheidsvoorlichting aan de ouders bleek in de V.S. 85 van de ondervraagden een methode voor prenatale diagnostiek zeer belangrijk te vinden.4
Sinds enkele jaren kan kystische fibrose met 95 betrouwbaarheid voor de geboorte worden opgespoord door het vaststellen van verlaagde activiteiten van microvillaire (darm)enzymen in het vruchtwater na punctie in de 17e-18e zwangerschapsweek waarover Kleijer et al. elders in dit tijdschrift berichten.5
Een andere benadering voor (prenatale) moleculaire diagnostiek van kystische fibrose is het aantonen van het gemuteerde gen. Pogingen om dit gen te lokaliseren door aantonen van genetisch gekoppelde eigenschappen zijn lang zonder resultaat gebleven. Eiberg et al. en Tsui et al. toonden in 1985 voor het eerst koppeling aan van kystische fibrose en wel met het enzym para-oxonase en een DNA-probe (DOCR I-917).67 Kystische fibrose kon worden gelokaliseerd op het midden van de lange arm van chromosoom 7.8-10 Inmiddels zijn ten minste 4 andere DNA-probes getest, die in een aantal families met een zeer grote kans op een betrouwbare uitslag kunnen worden gebruikt voor het aantonen van de mutatie, zowel bij patiënten als bij (gezonde) dragers (tabel). Dit opende de weg naar prenatale diagnostiek op DNAniveau via gekoppelde polymorfismen.11 Een belangrijk voordeel van DNA-analyse is de toepasbaarheid op chorionvlokken, verkregen door chorionaspiratie in de 10e zwangerschapsweek.12
Het principe van het DNA-koppelingsonderzoek (figuur 1) is, dat een probe een op (genetisch) korte afstand gelegen polymorfisme detecteert. DNA-polymorfismen zijn erfelijk bepaalde, variabele DNA-structuren. Deze kunnen met bepaalde DNA-splitsende enzymen (restrictie-enzymen) herkend worden. Ze zijn toepasbaar als merker van een naburig (ziekte)gen. DNA-polymorfismen komen in minimaal 2 verschillende vormen voor. Voorafgaand aan een prenatale diagnose moet door familieonderzoek uitgezocht worden aan welke van de verschijningsvormen van het polymorfisme het ziektegen in deze familie gekoppeld is. Toepassing bij kystische fibrose (figuur 2) laat in de getoonde familie zien dat de beide patiënten homozygoot zijn voor vorm 1 van de merker; de ouders hebben beiden zowel vorm 1 als vorm 2. Vorm 1 van de merker is in deze familie gekoppeld aan het gemuteerde kystische fibrose-gen. Elke probe die een polymorfisme detecteert is slechts toepasbaar in een deel van de families waarin eerder kinderen met kystische fibrose geboren werden. Immers, als beide ouders homozygoot zijn voor één van beide vormen van het polymorfisme, is dit polymorfisme in deze familie niet informatief. Het aantal families waarin toepassing mogelijk is, is derhalve afhankelijk van de frequentie waarmee de beide vormen van het poiymorfisme in de bevolking voorkomen. De grootste kans op informatief zijn ontstaat wanneer beide vormen met een gelijke frequentie voorkomen. Door het toepassen van meer DNA-polymorfismen wordt het onderzoek in een groter deel van de families informatief. Daarnaast kan de afstand tussen de merker en het kystische fibrose-gen een beperkende factor zijn: door recombinatie tijdens de reductiedeling kan de merker van het ziekte-gen ontkoppeld raken. Ook in dit verband is het analyseren van meer probes van groot belang, vooral van probes die aan weerszijden van het kystische fibrose-gen gelegen zijn.
Tot nu toe zijn door ons 10 families onderzocht die 2 kinderen met de ziekte kregen. De resultaten van ons totale familieonderzoek zullen worden opgenomen in een publikatie waarin de gegevens van alle centra in de wereld die zich met DNA-onderzoek van kystische fibrose bezighouden zullen worden gebundeld. Hierdoor zal in de nabije toekomst met zeer grote precisie een uitspraak gedaan kunnen worden over de te verwachten betrouwbaarheid en toepasbaarheid van het onderzoek van DNA-polymorfismen. Vervolgens zal worden nagegaan hoe betrouwbaar prenataal DNA-onderzoek zal zijn in (veel vaker voorkomende) families die slechts 1 kind met kystische fibrose kregen. Het stellen van een prenatale diagnose met DNA-polymorfismenonderzoek is aan zekere beperkingen onderhevig, vooral in een familie met slechts één kind dat de aandoening heeft. Bij onderzoek in de families met probes gelegen aan één kant van het kystische fibrose-gen, is er een risico op een fout-negatieve uitslag van ca. 2 en een risico op een fout-positieve uitslag van ca. 6.15 Deze risico's berusten op de onmogelijkheid om recombinatie te detecteren. Indien de informatieve probes aan weerszijden van het kystische fibrose-gen gelegen zijn, is een foutieve uitslag vrijwel uitgesloten. Recombinatie is dan namelijk wel te detecteren omdat een discrepantie gevonden wordt met het eerder voor deze familie bepaalde koppelingspatroon. Vruchtwateronderzoek (18e week) van microvillaire enzymen kan dan uitsluitsel geven met 95 zekerheid.
Onlangs werden door de groep van Williamson de eerste 5 prenatale diagnosen van kystische fibrose met behulp van gekoppelde DNA-probes gepubliceerd.15 De auteurs berekenden dat met de door hen geteste polymorfismen volledig informatief prenataal DNA-onderzoek mogelijk zal zijn in ca. van de families met minimaal 1 kind met kystische fibrose dat nog in leven is. Thans zijn – ook in ons laboratorium – 6 bruikbare polymorfismen beschikbaar (zie de tabel), die in naar schatting ¾ van de families prenatale diagnostiek mogelijk zullen maken.
Prenataal DNA-onderzoek van kystische fibrose lijkt toepasbaar in een groot deel van de families, hetgeen de mogelijkheid biedt tot vroege prenatale diagnostiek (10e week) met een betrouwbaarheid die vergelijkbaar is met die van het vruchtwateronderzoek (18e week).
Naschrift
Onlangs verrichtten wij prenataal DNA-onderzoek bij een 37-jarige vrouw die in 1974 een zoon met kystische fibrose en in 1977 een gezonde zoon ter wereld had gebracht. Uit vooronderzoek van de familie was gebleken dat prenatale DNA-analyse volledig informatief zou zijn (J3.11MspI, zie de tabel). In de 10e zwangerschapsweek werd onder ultrageluidcontrole langs transcervicale weg enig chorionweefsel afgenomen (Mw.dr.M.G.J.Jahoda, afd. Verloskunde, Academisch Ziekenhuis RotterdamDijkzigt), waaruit DNA werd geïsoleerd. Het patroon van het foetale DNA bleek identiek aan dat van de index-patiënt zodat met 99 betrouwbaarheid de prenatale diagnose kystische fibrose kon worden gesteld. De zwangerschap werd door middel van zuigcurettage in de 12e week afgebroken.
Wij danken de families die bereid waren aan het onderzoek mee te werken, de Sophia Stichting voor financiële steun en prof.dr. M.F.Niermeijer voor zijn bijdrage aan het tot stand komen van dit artikel. Dr.J.Schmidtke (Institut für Humangenetik, Göttingen), prof.dr.R.Williamson (St. Mary's Hospital Medical School, Londen) en prof.dr.G.F.Vande Woude (NCI Frederick Cancer Research Facility, Frederick, Maryland, USA) stelden welwillend hun probes ter beschikking.
D.J.J. Halley
J. Morreau
H.J. Neijens
E. van Swaay
L.A. Sandkuyl
B.A. Oostra
Literatuur
Kate LP ten. Erfelijkheid en vóórkomen vankystische fibrose. Mndschr Kindergeneeskd 1975; 43: 316-28.
Jongste JC de, Neijens HJ, Duiverman EJ, Horrevorts AM,Sinaasappel M, Kerrebijn KF. De behandeling van kystische fibrose.Ned Tijdschr Geneeskd 1986; 130:297-301.
Quinton PM. Chloride impermeability in cystic fibrosis.Nature 1983; 301: 421-2.
Kaback M, Zippin D, Boyd P, Cantor R. Attitudes towardprenatal diagnosis of cystic fibrosis among parents of affected children. In:Lawson D, ed. Cystic fibrosis: horizons. Chichester: John Wiley, 1984:15-28.
Eiberg H, Mohr J, Schmiegelow K, et al. Linkagerelationships of paraoxanase (PON) with other markers: indication ofPON-cystic fibrosis synteny. Clin Genet 1985; 28: 265-71.
Tsui L-C, Buchwald M, Barker D, et al. Cystic fibrosislocus defined by a genetically linked polymorphic DNA marker. Science 1985;230: 1054-7.
Knowlton RG, Cohen-Hagenauer O, Cong N van, et al. Apolymorphic DNA marker linked to cystic fibrosis is located on chromosome 7.Nature 1985; 318: 380-2.
Wainwright BJ, Scambler PJ, Schmidtke J, et al.Localization of cystic fibrosis locus to human chromosome 7 cen-q22. Nature1985; 318: 384-5.
Dean M, Park M, Beau MM le, et al. The humanmet oncogene is related to the tyrosine kinaseoncogenes. Nature 1985; 318: 385-8.
Veenema H, Leschot NJ, Ommen G-JB van, Pearson P. Hetbelang van recombinant-DNA-onderzoek voor de opsporing van draagsters van despierdystrofie van Duchenne. NedTijdschr Geneeskd 1985; 129: 1137-41.
Sachs ES, Jahoda MGJ, Vosters RPL, Kleijer WJ, GaljaardH. Resultaten van prenatale diagnostiek bij 350 zwangeren in de 10e week vande zwangerschap. Ned TijdschrGeneeskd 1985; 129: 1968-74.
White R, Woodward S, Leppert M, et al. A closely linkedmarker for cystic fibrosis. Nature 1985; 318: 382-4.
Scambler PJ, Wainwright BJ, Watson E, et al. Isolation ofa further anonymous informative DNA sequence from chromosome seven closelylinked to cystic fibrosis. Nucleic Acids Res 1986; 14: 1951-6.
Farral M, Rodeck CH, Stanier P, et al. First-trimesterprenatal diagnosis of cystic fibrosis with linked DNA probes. Lancet 1986;ii: 1402-5.
Prenatale diagnostiek van kystische fibrose met behulp van DNA-analyse
Zie ook het artikel op bl. 2267.
Kystische fibrose (synoniemen o.a.: pancreas-fibrose, mucoviscidose, taaislijmziekte) komt in ons land bij 1 op 3600 levendgeborenen voor.1 De ziekte heeft een autosomaal recessief overervingspatroon. De behandeling en begeleiding van patiënten zijn in de laatste decennia verbeterd en hun gemiddelde levensverwachting is toegenomen (gemiddelde levensduur ongeveer 20 jaar).2 Desondanks is de levensverwachting nog steeds kort en is de morbiditeit hoog.2
Tot nu toe zochten velen tevergeefs naar het primaire eiwitdefect dat verantwoordelijk is voor de ziekte. Er komen steeds meer aanwijzingen dat het transport van chloride door de celmembraan gestoord is.3 Een 100 betrouwbare methode voor prenatale diagnostiek en dragerschapsonderzoek is nog niet beschikbaar. Bij erfelijkheidsvoorlichting aan de ouders bleek in de V.S. 85 van de ondervraagden een methode voor prenatale diagnostiek zeer belangrijk te vinden.4
Sinds enkele jaren kan kystische fibrose met 95 betrouwbaarheid voor de geboorte worden opgespoord door het vaststellen van verlaagde activiteiten van microvillaire (darm)enzymen in het vruchtwater na punctie in de 17e-18e zwangerschapsweek waarover Kleijer et al. elders in dit tijdschrift berichten.5
Een andere benadering voor (prenatale) moleculaire diagnostiek van kystische fibrose is het aantonen van het gemuteerde gen. Pogingen om dit gen te lokaliseren door aantonen van genetisch gekoppelde eigenschappen zijn lang zonder resultaat gebleven. Eiberg et al. en Tsui et al. toonden in 1985 voor het eerst koppeling aan van kystische fibrose en wel met het enzym para-oxonase en een DNA-probe (DOCR I-917).67 Kystische fibrose kon worden gelokaliseerd op het midden van de lange arm van chromosoom 7.8-10 Inmiddels zijn ten minste 4 andere DNA-probes getest, die in een aantal families met een zeer grote kans op een betrouwbare uitslag kunnen worden gebruikt voor het aantonen van de mutatie, zowel bij patiënten als bij (gezonde) dragers (tabel). Dit opende de weg naar prenatale diagnostiek op DNAniveau via gekoppelde polymorfismen.11 Een belangrijk voordeel van DNA-analyse is de toepasbaarheid op chorionvlokken, verkregen door chorionaspiratie in de 10e zwangerschapsweek.12
Het principe van het DNA-koppelingsonderzoek (figuur 1) is, dat een probe een op (genetisch) korte afstand gelegen polymorfisme detecteert. DNA-polymorfismen zijn erfelijk bepaalde, variabele DNA-structuren. Deze kunnen met bepaalde DNA-splitsende enzymen (restrictie-enzymen) herkend worden. Ze zijn toepasbaar als merker van een naburig (ziekte)gen. DNA-polymorfismen komen in minimaal 2 verschillende vormen voor. Voorafgaand aan een prenatale diagnose moet door familieonderzoek uitgezocht worden aan welke van de verschijningsvormen van het polymorfisme het ziektegen in deze familie gekoppeld is. Toepassing bij kystische fibrose (figuur 2) laat in de getoonde familie zien dat de beide patiënten homozygoot zijn voor vorm 1 van de merker; de ouders hebben beiden zowel vorm 1 als vorm 2. Vorm 1 van de merker is in deze familie gekoppeld aan het gemuteerde kystische fibrose-gen. Elke probe die een polymorfisme detecteert is slechts toepasbaar in een deel van de families waarin eerder kinderen met kystische fibrose geboren werden. Immers, als beide ouders homozygoot zijn voor één van beide vormen van het polymorfisme, is dit polymorfisme in deze familie niet informatief. Het aantal families waarin toepassing mogelijk is, is derhalve afhankelijk van de frequentie waarmee de beide vormen van het poiymorfisme in de bevolking voorkomen. De grootste kans op informatief zijn ontstaat wanneer beide vormen met een gelijke frequentie voorkomen. Door het toepassen van meer DNA-polymorfismen wordt het onderzoek in een groter deel van de families informatief. Daarnaast kan de afstand tussen de merker en het kystische fibrose-gen een beperkende factor zijn: door recombinatie tijdens de reductiedeling kan de merker van het ziekte-gen ontkoppeld raken. Ook in dit verband is het analyseren van meer probes van groot belang, vooral van probes die aan weerszijden van het kystische fibrose-gen gelegen zijn.
Tot nu toe zijn door ons 10 families onderzocht die 2 kinderen met de ziekte kregen. De resultaten van ons totale familieonderzoek zullen worden opgenomen in een publikatie waarin de gegevens van alle centra in de wereld die zich met DNA-onderzoek van kystische fibrose bezighouden zullen worden gebundeld. Hierdoor zal in de nabije toekomst met zeer grote precisie een uitspraak gedaan kunnen worden over de te verwachten betrouwbaarheid en toepasbaarheid van het onderzoek van DNA-polymorfismen. Vervolgens zal worden nagegaan hoe betrouwbaar prenataal DNA-onderzoek zal zijn in (veel vaker voorkomende) families die slechts 1 kind met kystische fibrose kregen. Het stellen van een prenatale diagnose met DNA-polymorfismenonderzoek is aan zekere beperkingen onderhevig, vooral in een familie met slechts één kind dat de aandoening heeft. Bij onderzoek in de families met probes gelegen aan één kant van het kystische fibrose-gen, is er een risico op een fout-negatieve uitslag van ca. 2 en een risico op een fout-positieve uitslag van ca. 6.15 Deze risico's berusten op de onmogelijkheid om recombinatie te detecteren. Indien de informatieve probes aan weerszijden van het kystische fibrose-gen gelegen zijn, is een foutieve uitslag vrijwel uitgesloten. Recombinatie is dan namelijk wel te detecteren omdat een discrepantie gevonden wordt met het eerder voor deze familie bepaalde koppelingspatroon. Vruchtwateronderzoek (18e week) van microvillaire enzymen kan dan uitsluitsel geven met 95 zekerheid.
Onlangs werden door de groep van Williamson de eerste 5 prenatale diagnosen van kystische fibrose met behulp van gekoppelde DNA-probes gepubliceerd.15 De auteurs berekenden dat met de door hen geteste polymorfismen volledig informatief prenataal DNA-onderzoek mogelijk zal zijn in ca. van de families met minimaal 1 kind met kystische fibrose dat nog in leven is. Thans zijn – ook in ons laboratorium – 6 bruikbare polymorfismen beschikbaar (zie de tabel), die in naar schatting ¾ van de families prenatale diagnostiek mogelijk zullen maken.
Prenataal DNA-onderzoek van kystische fibrose lijkt toepasbaar in een groot deel van de families, hetgeen de mogelijkheid biedt tot vroege prenatale diagnostiek (10e week) met een betrouwbaarheid die vergelijkbaar is met die van het vruchtwateronderzoek (18e week).
NaschriftOnlangs verrichtten wij prenataal DNA-onderzoek bij een 37-jarige vrouw die in 1974 een zoon met kystische fibrose en in 1977 een gezonde zoon ter wereld had gebracht. Uit vooronderzoek van de familie was gebleken dat prenatale DNA-analyse volledig informatief zou zijn (J3.11MspI, zie de tabel). In de 10e zwangerschapsweek werd onder ultrageluidcontrole langs transcervicale weg enig chorionweefsel afgenomen (Mw.dr.M.G.J.Jahoda, afd. Verloskunde, Academisch Ziekenhuis RotterdamDijkzigt), waaruit DNA werd geïsoleerd. Het patroon van het foetale DNA bleek identiek aan dat van de index-patiënt zodat met 99 betrouwbaarheid de prenatale diagnose kystische fibrose kon worden gesteld. De zwangerschap werd door middel van zuigcurettage in de 12e week afgebroken.
Wij danken de families die bereid waren aan het onderzoek mee te werken, de Sophia Stichting voor financiële steun en prof.dr. M.F.Niermeijer voor zijn bijdrage aan het tot stand komen van dit artikel. Dr.J.Schmidtke (Institut für Humangenetik, Göttingen), prof.dr.R.Williamson (St. Mary's Hospital Medical School, Londen) en prof.dr.G.F.Vande Woude (NCI Frederick Cancer Research Facility, Frederick, Maryland, USA) stelden welwillend hun probes ter beschikking.
Kate LP ten. Erfelijkheid en vóórkomen vankystische fibrose. Mndschr Kindergeneeskd 1975; 43: 316-28.
Jongste JC de, Neijens HJ, Duiverman EJ, Horrevorts AM,Sinaasappel M, Kerrebijn KF. De behandeling van kystische fibrose.Ned Tijdschr Geneeskd 1986; 130:297-301.
Quinton PM. Chloride impermeability in cystic fibrosis.Nature 1983; 301: 421-2.
Kaback M, Zippin D, Boyd P, Cantor R. Attitudes towardprenatal diagnosis of cystic fibrosis among parents of affected children. In:Lawson D, ed. Cystic fibrosis: horizons. Chichester: John Wiley, 1984:15-28.
Kleijer WJ, Niermeijer MF. Prenatale diagnostiek vankystische fibrose. Ned TijdschrGeneeskd 1986; 130: 2267-70.
Eiberg H, Mohr J, Schmiegelow K, et al. Linkagerelationships of paraoxanase (PON) with other markers: indication ofPON-cystic fibrosis synteny. Clin Genet 1985; 28: 265-71.
Tsui L-C, Buchwald M, Barker D, et al. Cystic fibrosislocus defined by a genetically linked polymorphic DNA marker. Science 1985;230: 1054-7.
Knowlton RG, Cohen-Hagenauer O, Cong N van, et al. Apolymorphic DNA marker linked to cystic fibrosis is located on chromosome 7.Nature 1985; 318: 380-2.
Wainwright BJ, Scambler PJ, Schmidtke J, et al.Localization of cystic fibrosis locus to human chromosome 7 cen-q22. Nature1985; 318: 384-5.
Dean M, Park M, Beau MM le, et al. The humanmet oncogene is related to the tyrosine kinaseoncogenes. Nature 1985; 318: 385-8.
Veenema H, Leschot NJ, Ommen G-JB van, Pearson P. Hetbelang van recombinant-DNA-onderzoek voor de opsporing van draagsters van despierdystrofie van Duchenne. NedTijdschr Geneeskd 1985; 129: 1137-41.
Sachs ES, Jahoda MGJ, Vosters RPL, Kleijer WJ, GaljaardH. Resultaten van prenatale diagnostiek bij 350 zwangeren in de 10e week vande zwangerschap. Ned TijdschrGeneeskd 1985; 129: 1968-74.
White R, Woodward S, Leppert M, et al. A closely linkedmarker for cystic fibrosis. Nature 1985; 318: 382-4.
Scambler PJ, Wainwright BJ, Watson E, et al. Isolation ofa further anonymous informative DNA sequence from chromosome seven closelylinked to cystic fibrosis. Nucleic Acids Res 1986; 14: 1951-6.
Farral M, Rodeck CH, Stanier P, et al. First-trimesterprenatal diagnosis of cystic fibrosis with linked DNA probes. Lancet 1986;ii: 1402-5.