Week 1: stamboom I
● > 10.000 ziektes zijn bij mensen monogeen (sterk genetisch bepaald).
● 1 op 17 nederlanders heeft een zeldzame ziekte.
Overervingspatroon:
1) Autosomaal dominant (D)
2) Autosomaal recessief (d)
3) X-gebonden dominant (XD)/ x-gebonden recessief (Xd) → Mannen zijn vooral
aangedaan en het kan niet van man tot man worden overgeërfd.
4) Y-gebonden → Alleen mannen zijn aangedaan en alle zonen van aangedane
mannen erven de aanleg.
5) Mitochondrieel → 37 genen die geërfd wordt van je moeder via de eicel, dus alle
kinderen aangedaan van de aangedane moeder.
6) Multifactorieel → Een samenspel van meerdere genen en invloeden van buitenaf
bepaalt of bij iemand de aandoening wel of niet tot uiting komt.
Genetische fenomen:
1. Anticipatie: fenomeen wat optreedt bij genetische aandoening die veroorzaakt wordt
door een verlengde repeat (ziekte van huntington (CAG), autosomaal dominant), de
verlengde repeat wordt instabiel en kan zich in opeenvolgende generaties verlengen.
- < 27 = normale repeat
- > 35 = pathologisch
2. Verminderde/incomplete penetrantie: wanneer een ziekte niet tot uiting komt bij
een familielid die de ziekte aanleg wel draagt bij een AD (zoals leeftijdsgebonden).
3. Variabele expressie: wanneer de ene persoon in de familie een aangeboren
hartafwijking heeft en de ander een kleine lengte en slechthorendheid ten gevolge
van dezelfde familiaire ziekte aanleg.
4. De novo-mutatie: nieuwe mutatie in de familie
→ Neef-nicht kans op aangeboren afwijking: 4% (verdubbelt als normaliter)
→ Aangeboren gehoorverlies is 80% genetisch bepaald = autosomaal recessief, er zijn 206
genen die je kunt laten nakijken voor slechthorendheid.
Duchenne spierdystrofie: ziekte waarbij de spieren zwakker worden → gebruik
ademhalingsspieren = X-gebonden recessieve ziekte
, Week 1: stamboom II
Genotype: genetische kenmerken (in het DNA)
Fenotype: waarneembare kenmerken bij individu
Indeling aangeboren afwijkingen:
1. Normale ontwikkeling: normale groei
2. Malformatie: afwijkende morfogenese van orgaan of
weefsel door intrinsiek of primaire aanlegstoornis = vanaf
vroege embryogenese (schisis lip, aangeboren
hartafwijking, vasculaire malformatie wang, omphalocele,
spina bifida)
a. kan op zichzelf staan maar kan ook samen
voorkomen met andere afwijkingen
b. Oorzaak: chromosomale afwijking, monogenetische
oorzaak, teratogeen (=blootstelling aan alcohol,
medicatie etc.) of multifactorieel.
3. Disruptie: defect wat het resultaat is van destructie met een normaal ontwikkelende
structuur, leidend tot celdood of weefselafbraak (val bij zwangerschap,
amnionstrengen)
4. Deformatie: afwijkende vorm of positie van een deel van het lichaam, veroorzaakt
door extrinsieke mechanische krachten die druk uitoefenen op de normaal
ontwikkelende structuur (tweelingzwangerschap door het ruimtegebrek).
5. Dysplasie: Afwijkende morphogenese waarbij het weefsel op celniveau afwijkend is
a. ectodermale dysplasie (= is er iets mis met onder andere de huid, tanden,
nagels, haren en/of zweetklieren), skeletdysplasie (= vorming van bot is
verstoord), achondroplasie (=vorming van kraakbeen is verstoord).
Meerdere aangeboren afwijkingen, relatie tussen deze afwijkingen:
1. Toeval
2. Associatie: vaker samen voorkomen van afwijking dan op basis van toeval verwacht
kan worden, maar zonder dat er een oorzakelijk verband bekend is.
3. Sequentie: het een het gevolg zijn van het ander.
a. Potter sequentie: nierafwijking → weinig vruchtwater → longhypoplasie, plat
gelaat, klompvoeten.
b. Pierre-robin sequentie: kleine kin/onderkaak → tong drukt naar boven en
achter → gehemelte sluit niet ademhalingsproblemen.
4. Syndroom: meerdere aangeboren afwijkingen in orgaan, weefsel of structuren die
verondersteld worden dezelfde oorzaak te hebben.
a. Turner syndroom: 45, X → ontbreekt een X en is onvruchtbaar
, Week 1: technieken genoomdiagnostiek I
Lichaamsmateriaal voor genoomanalyse:
- bloed (array en DNA sequencing)
- wangslijmvlies (array en DNA sequencing)
- spierbiopt (mitochondriaal DNA)
Over DNA
De chromosomen, 23 paar in een cel, zijn opgebouwd uit DNA (5 → 3) met 4 paren
vormende nucleotiden T=A, C=G die aan elkaar gehouden worden door waterstofbruggen.
Beide strengen van het dubbele helix dna bevatten genen die genereren voor eiwitten in de
ribosomen, dat gevormd wordt via transcriptie en translatie. Tijdens translatie worden
aminozuren gevormd uit triplets waaruit een eiwit ontstaat.
ATG = methionine = start codon
UAA, UAG, UGA = stop codons
Een mRNA (product na de transcriptie) wordt gespliced, waarbij de introns eruit geknipt
worden en de exons, die coderend DNA bevatten, worden verschillend aan elkaar geknipt =
alternative splicing.
Nucleotide mutaties:
● Silent: één nucleotide wordt vervangen door een andere nucleotide, die nog steeds
voor hetzelfde aminozuur staat.
● Missense: één nucleotide wordt vervangen door een andere nucleotide, die voor een
ander aminozuur zorgt.
● Nonsense: één nucleotide wordt vervangen door een andere nucleotide, die zorgt
voor een stopcodon waardoor het aminozuur veel korter is.
● In frame: drie nucleotides (triplet) is verloren/toegevoegd gegaan die zorgt voor het
verlies van een aminozuur
● Frameshift: één nucleotide is weg/toegevoegd uit/aan het frame waardoor er een
frame shift plaatsvindt en alle aminozuren anders worden.
Splice mutaties: wanneer een nucleotide veranderd is en niet meer zorgt voor het signaal
voor splicing (=altijd pathogeen). In plaats van dat exon 1, 2 en 3 aan elkaar geplakt worden,
wordt bijvoorbeeld exon 1 en 3 aan elkaar geplakt door een mutatie bij splicing in exon 2.
Splice donor: een intron wordt niet eruit gespliced in het mRNA (=altijd pathogeen)
→ Alle coderende DNA (exons) = 1,2% van het genoom.
→ Human genome reference sequence = genoom van meerdere gezonde vrijwilligers waar
we andere genen van personen aan vergelijken om ziektes te vinden: De gouden standaard.
→ Pathogeen = variant die voorkomt in meerdere patiënten met vergelijkbare verschijnselen
en bevindt zich niet in normale gezonde controles: genotype-fenotype associatie
SNP: single nucleotide polymorphism = meerdere variaties mogelijk in nucleotiden (1 op
de 1000 is variabele in exonen) die niks geven op je gezondheid. Doordat er 1 op de 1000
variabel is heb je 50-100 pathogene varianties, maar die zijn recessief en komen dus niet tot
uiting in het fenotype.
Week 1: technieken genoomdiagnostiek II
Technieken:
, Lichtmicroscoop abnormaal aantal 8% diagnose vinden
FISH chromosomen
(downsyndroom)
Lichtmicroscoop, Microarray abnormaal aantal genen 15% diagnose
vinden
Whole exome Sequencing abnormaal gen sequencing 20-25% diagnose
(WES) vinden
Whole genome sequencing
(WGS)
Analyse van mRNA abnormale gen regulatie
Lichtmicroscoop: De chromosomen zijn zichtbaar te maken (het karyogram) en zo kan dus
een extra kopie vastgesteld worden, zoals chromosoom 21 bij het downsyndroom. Bepaalde
deleties kunnen gevonden worden in de genen.
FISH: Fluorescence in situ hybridisation: deleties kunnen gevonden worden in de genen
door een fluorescerend lampje. Deze techniek is nauwkeuriger dan de
lichtmicroscoop en kunnen microdeleties vaststellen in een specifieke
positie in het genoom.
SNP-array: Meten van allelen op een specifieke plek in het
chromosoom en kijken hoe de dosering is (2 allelen is normaal, maar 1
of 3 is er sprake van een deletie of insertie) ten opzichte van de
referentie sequentie. zie afbeelding:
WGS; whole genome sequencing: sequencing van het hele genoom
(=duur). Ongeveer 30x wordt elke nucleotiden gesequenced van beide
uiteinden en worden beoordeeld ten opzichte van de referentie
sequentie en detecteert de varianten.
WES: whole exome sequencing (=1,2%): sequencing van de exonen in het genoom
(goedkoper en 80% van de pathogenen worden in de exonen gevonden). Ook wordt er
gekeken naar de uiteinden van de exonen om splice site mutatie te detecteren (niet alle
splice site mutaties kunnen gedetecteerd worden). Uiteindelijk worden er ongeveer 90.000
varianten gevonden in de exonen, die niet hoeven te dienen als pathogeen.
NIPT; non-invasive prenatal testing: Test bij een zwangerschap waarbij het bloed wordt
afgenomen die stukjes DNA bevatten van het kind (afstervende cellen van het placenta).
5-10% in het bloed zijn cellen van het kind. Er wordt dan gekeken naar de pathogene
aandoeningen: trisomie 21 (downsyndroom), trisomie 18 (edwardssyndroom) en trisomie 13
(Patau syndroom).
● > 10.000 ziektes zijn bij mensen monogeen (sterk genetisch bepaald).
● 1 op 17 nederlanders heeft een zeldzame ziekte.
Overervingspatroon:
1) Autosomaal dominant (D)
2) Autosomaal recessief (d)
3) X-gebonden dominant (XD)/ x-gebonden recessief (Xd) → Mannen zijn vooral
aangedaan en het kan niet van man tot man worden overgeërfd.
4) Y-gebonden → Alleen mannen zijn aangedaan en alle zonen van aangedane
mannen erven de aanleg.
5) Mitochondrieel → 37 genen die geërfd wordt van je moeder via de eicel, dus alle
kinderen aangedaan van de aangedane moeder.
6) Multifactorieel → Een samenspel van meerdere genen en invloeden van buitenaf
bepaalt of bij iemand de aandoening wel of niet tot uiting komt.
Genetische fenomen:
1. Anticipatie: fenomeen wat optreedt bij genetische aandoening die veroorzaakt wordt
door een verlengde repeat (ziekte van huntington (CAG), autosomaal dominant), de
verlengde repeat wordt instabiel en kan zich in opeenvolgende generaties verlengen.
- < 27 = normale repeat
- > 35 = pathologisch
2. Verminderde/incomplete penetrantie: wanneer een ziekte niet tot uiting komt bij
een familielid die de ziekte aanleg wel draagt bij een AD (zoals leeftijdsgebonden).
3. Variabele expressie: wanneer de ene persoon in de familie een aangeboren
hartafwijking heeft en de ander een kleine lengte en slechthorendheid ten gevolge
van dezelfde familiaire ziekte aanleg.
4. De novo-mutatie: nieuwe mutatie in de familie
→ Neef-nicht kans op aangeboren afwijking: 4% (verdubbelt als normaliter)
→ Aangeboren gehoorverlies is 80% genetisch bepaald = autosomaal recessief, er zijn 206
genen die je kunt laten nakijken voor slechthorendheid.
Duchenne spierdystrofie: ziekte waarbij de spieren zwakker worden → gebruik
ademhalingsspieren = X-gebonden recessieve ziekte
, Week 1: stamboom II
Genotype: genetische kenmerken (in het DNA)
Fenotype: waarneembare kenmerken bij individu
Indeling aangeboren afwijkingen:
1. Normale ontwikkeling: normale groei
2. Malformatie: afwijkende morfogenese van orgaan of
weefsel door intrinsiek of primaire aanlegstoornis = vanaf
vroege embryogenese (schisis lip, aangeboren
hartafwijking, vasculaire malformatie wang, omphalocele,
spina bifida)
a. kan op zichzelf staan maar kan ook samen
voorkomen met andere afwijkingen
b. Oorzaak: chromosomale afwijking, monogenetische
oorzaak, teratogeen (=blootstelling aan alcohol,
medicatie etc.) of multifactorieel.
3. Disruptie: defect wat het resultaat is van destructie met een normaal ontwikkelende
structuur, leidend tot celdood of weefselafbraak (val bij zwangerschap,
amnionstrengen)
4. Deformatie: afwijkende vorm of positie van een deel van het lichaam, veroorzaakt
door extrinsieke mechanische krachten die druk uitoefenen op de normaal
ontwikkelende structuur (tweelingzwangerschap door het ruimtegebrek).
5. Dysplasie: Afwijkende morphogenese waarbij het weefsel op celniveau afwijkend is
a. ectodermale dysplasie (= is er iets mis met onder andere de huid, tanden,
nagels, haren en/of zweetklieren), skeletdysplasie (= vorming van bot is
verstoord), achondroplasie (=vorming van kraakbeen is verstoord).
Meerdere aangeboren afwijkingen, relatie tussen deze afwijkingen:
1. Toeval
2. Associatie: vaker samen voorkomen van afwijking dan op basis van toeval verwacht
kan worden, maar zonder dat er een oorzakelijk verband bekend is.
3. Sequentie: het een het gevolg zijn van het ander.
a. Potter sequentie: nierafwijking → weinig vruchtwater → longhypoplasie, plat
gelaat, klompvoeten.
b. Pierre-robin sequentie: kleine kin/onderkaak → tong drukt naar boven en
achter → gehemelte sluit niet ademhalingsproblemen.
4. Syndroom: meerdere aangeboren afwijkingen in orgaan, weefsel of structuren die
verondersteld worden dezelfde oorzaak te hebben.
a. Turner syndroom: 45, X → ontbreekt een X en is onvruchtbaar
, Week 1: technieken genoomdiagnostiek I
Lichaamsmateriaal voor genoomanalyse:
- bloed (array en DNA sequencing)
- wangslijmvlies (array en DNA sequencing)
- spierbiopt (mitochondriaal DNA)
Over DNA
De chromosomen, 23 paar in een cel, zijn opgebouwd uit DNA (5 → 3) met 4 paren
vormende nucleotiden T=A, C=G die aan elkaar gehouden worden door waterstofbruggen.
Beide strengen van het dubbele helix dna bevatten genen die genereren voor eiwitten in de
ribosomen, dat gevormd wordt via transcriptie en translatie. Tijdens translatie worden
aminozuren gevormd uit triplets waaruit een eiwit ontstaat.
ATG = methionine = start codon
UAA, UAG, UGA = stop codons
Een mRNA (product na de transcriptie) wordt gespliced, waarbij de introns eruit geknipt
worden en de exons, die coderend DNA bevatten, worden verschillend aan elkaar geknipt =
alternative splicing.
Nucleotide mutaties:
● Silent: één nucleotide wordt vervangen door een andere nucleotide, die nog steeds
voor hetzelfde aminozuur staat.
● Missense: één nucleotide wordt vervangen door een andere nucleotide, die voor een
ander aminozuur zorgt.
● Nonsense: één nucleotide wordt vervangen door een andere nucleotide, die zorgt
voor een stopcodon waardoor het aminozuur veel korter is.
● In frame: drie nucleotides (triplet) is verloren/toegevoegd gegaan die zorgt voor het
verlies van een aminozuur
● Frameshift: één nucleotide is weg/toegevoegd uit/aan het frame waardoor er een
frame shift plaatsvindt en alle aminozuren anders worden.
Splice mutaties: wanneer een nucleotide veranderd is en niet meer zorgt voor het signaal
voor splicing (=altijd pathogeen). In plaats van dat exon 1, 2 en 3 aan elkaar geplakt worden,
wordt bijvoorbeeld exon 1 en 3 aan elkaar geplakt door een mutatie bij splicing in exon 2.
Splice donor: een intron wordt niet eruit gespliced in het mRNA (=altijd pathogeen)
→ Alle coderende DNA (exons) = 1,2% van het genoom.
→ Human genome reference sequence = genoom van meerdere gezonde vrijwilligers waar
we andere genen van personen aan vergelijken om ziektes te vinden: De gouden standaard.
→ Pathogeen = variant die voorkomt in meerdere patiënten met vergelijkbare verschijnselen
en bevindt zich niet in normale gezonde controles: genotype-fenotype associatie
SNP: single nucleotide polymorphism = meerdere variaties mogelijk in nucleotiden (1 op
de 1000 is variabele in exonen) die niks geven op je gezondheid. Doordat er 1 op de 1000
variabel is heb je 50-100 pathogene varianties, maar die zijn recessief en komen dus niet tot
uiting in het fenotype.
Week 1: technieken genoomdiagnostiek II
Technieken:
, Lichtmicroscoop abnormaal aantal 8% diagnose vinden
FISH chromosomen
(downsyndroom)
Lichtmicroscoop, Microarray abnormaal aantal genen 15% diagnose
vinden
Whole exome Sequencing abnormaal gen sequencing 20-25% diagnose
(WES) vinden
Whole genome sequencing
(WGS)
Analyse van mRNA abnormale gen regulatie
Lichtmicroscoop: De chromosomen zijn zichtbaar te maken (het karyogram) en zo kan dus
een extra kopie vastgesteld worden, zoals chromosoom 21 bij het downsyndroom. Bepaalde
deleties kunnen gevonden worden in de genen.
FISH: Fluorescence in situ hybridisation: deleties kunnen gevonden worden in de genen
door een fluorescerend lampje. Deze techniek is nauwkeuriger dan de
lichtmicroscoop en kunnen microdeleties vaststellen in een specifieke
positie in het genoom.
SNP-array: Meten van allelen op een specifieke plek in het
chromosoom en kijken hoe de dosering is (2 allelen is normaal, maar 1
of 3 is er sprake van een deletie of insertie) ten opzichte van de
referentie sequentie. zie afbeelding:
WGS; whole genome sequencing: sequencing van het hele genoom
(=duur). Ongeveer 30x wordt elke nucleotiden gesequenced van beide
uiteinden en worden beoordeeld ten opzichte van de referentie
sequentie en detecteert de varianten.
WES: whole exome sequencing (=1,2%): sequencing van de exonen in het genoom
(goedkoper en 80% van de pathogenen worden in de exonen gevonden). Ook wordt er
gekeken naar de uiteinden van de exonen om splice site mutatie te detecteren (niet alle
splice site mutaties kunnen gedetecteerd worden). Uiteindelijk worden er ongeveer 90.000
varianten gevonden in de exonen, die niet hoeven te dienen als pathogeen.
NIPT; non-invasive prenatal testing: Test bij een zwangerschap waarbij het bloed wordt
afgenomen die stukjes DNA bevatten van het kind (afstervende cellen van het placenta).
5-10% in het bloed zijn cellen van het kind. Er wordt dan gekeken naar de pathogene
aandoeningen: trisomie 21 (downsyndroom), trisomie 18 (edwardssyndroom) en trisomie 13
(Patau syndroom).
