Onderzoekers van het Radboudumc hebben ontdekt dat een nieuwe techniek die gebruikmaakt van zogeheten ‘long reads’ ook prima de oorzaken van zeldzame ziekten kan opsporen. Bij die zoektocht naar zeldzame ziekten wordt gebruik gemaakt van genoom sequencing waarbij het menselijk DNA helemaal wordt uitgelezen door het eerst in kleine stukjes - short reads - te hakken. Maar Christian Gilissen, Lisenka Vissers en collega’s van Radboudumc ontdekten dat met long reads tachtig tot negentig procent kan worden gedetecteerd.
Hun bevindingen zijn gepubliceerd in American Journal of Human Genetics. Zeldzame ziekten hebben meestal een genetische oorzaak. Die oorzaken worden steeds vaker opgespoord met genoom sequencing technieken. Bij genoom sequencing wordt gekeken naar het volledige genoom van iemand, dus naar het complete DNA dat uit ruim 3 miljard bouwsteentjes bestaat. Om een genoom te kunnen lezen wordt het DNA eerst in kleine stukjes van ongeveer 300 letters geknipt, zogenoemde short reads. Die stukjes worden gelezen en vervolgens weer aan elkaar geknoopt totdat het volledige genoom in kaart is gebracht.
Lastig te plakken
“Op die manier hebben we vrij veel zeldzame ziekten in kaart kunnen brengen”, zegt hoogleraar Genoom Bioinformatica in het Radboudumc, Christian Gilissen. Toch heeft de short reads techniek ook nadelen. De enorme berg aan kleine stukjes genetische informatie is niet altijd op exact de juiste locaties aan elkaar te plakken. Dit geldt vooral voor lange, repeterende stukken DNA (repeats) en voor stukjes DNA die in het erfelijk materiaal zijn weggevallen (deleties), toegevoegd (inserties) of verplaatst (translocaties). Om die problemen met de short reads zo goed mogelijk te ondervangen, worden vaak nog andere technieken gebruikt om op die manier wat wordt gemist alsnog te vinden.
De nieuwe sequencing-techniek is in opkomst en is gebaseerd op long reads onder meer de zogeheten PacBio HiFi sequencing. Met deze techniek kun je genetische stukjes van 20.000 letters lezen in plaats van de 300 letters die met de short reads mogelijk is.
Hoogleraar Translational Genomics in het Radboudumc, Vissers: “Eerst was deze techniek wat minder nauwkeurig en nogal duur, maar inmiddels is die betrouwbaar en ook een stuk betaalbaarder geworden.” Daarom stelden de onderzoekers zich de vraag of de short reads en alle andere bijkomende tests kunnen worden vervangen door long reads.
Ruim negentig procent
De onderzoekers selecteerden honderd monsters waarvan de genetische oorzaken voor zeldzame ziekten erg moeilijk te vinden waren in eerder onderzoek dat met short reads aanvullende testen werd gedaan. Die monsters werden vervolgens met long reads onderzocht. De onderzoekers concludeerden dat met de long reads meteen 83 procent van de oorzaken werd gesignaleerd.
Bij verder onderzoek zagen ze dat nog eens 10 procent wel door de techniek was vastgesteld, maar niet automatisch was gedetecteerd. Voor de overige 7 procent zijn volgens de onderzoekers waarschijnlijk verdere verbeteringen in de techniek nodig. De long reads hebben bovendien het voordeel dat ze ook methylatie direct in kaart brengen. Methylatie is een proces waarmee genen worden aan- of uitgezet via chemische veranderingen aan het DNA.
Eén test
De afgelopen jaren zijn meer onderzoeken gedaan naar het gebruik van long reads voor klinische toepassingen. Volgens de onderzoekers is dit de eerste keer dat er zo’n directe vergelijking is gemaakt tussen honderd al bekende en moeilijk te vinden oorzaken van zeldzame ziekten en het gebruik van long reads. Als het gaat om zeldzame ziekten hebben de Nederlandse Federatie van Universitair Medische Centra (NFU) en Elsevier, hebben in mei 2023 een nieuwe Zeldzame Ziekte Monitor-service gelanceerd. Deze monitor moet ondersteunen bij het doen van onderzoek naar zeldzame ziekten in heel Nederland.
