Project Deep resequencing of ALS genes using the MiSeq platform

Waarom het project Deep resequencing of ALS genes using the MiSeq platform?

Het genetische landschap van ALS is drastisch veranderd. Het klassieke onderscheid tussen ‘familiaire’ en ‘sporadische’ ALS is niet langer houdbaar. ‘Familiaire’ ALS is gedefinieerd als tenminste een andere eerste of tweede graad familielid met ALS. Mutaties in verschillende genen kunnen ‘familiaire’ ALS te veroorzaken, waaronder SOD1, FUS, TARDBP en C9orf72. Niettemin is onlangs aangetoond dat niet alleen patiënten met familiaire ALS genmutiaties dragen. Tot 10% van de ‘sporadische’ ALS-patiënten heeft ook mutaties in ALS-genen. Onderzoek toonde ook aan dat in één familie mutaties in meerdere ALS-genen kunnen optreden. Het eerste verschijnsel kan verklaard worden door onvolledige penetratie van mutaties in ALS-genen en verminderde familiegrootte in de moderne westerse samenlevingen, terwijl laatstgenoemde laat zien dat ALS een zogenaamde ‘oligogene’ basis kan hebben. Dit betekent dat de combinatie van mutaties in verschillende ALS-genen ervoor zorgt dat iemand ALS krijgt.

De concepten van verminderde penetratie en oligogenetica impliceren dat de detectie van een mutatie in één ALS-gen niet het volledige verhaal is bij die bepaalde patiënt. Ook de ‘eenvoudige’ filtering van mutaties die zich voordoen bij gezonde controles bij patiënten met volledige genoom-sequentie om nieuwe ALS-genen te zoeken zullen niet effectief zijn, aangezien onvolledige penetratie automatisch betekent dat gezonde mensen, zelfs gezonde familieleden van ALS-patiënten, deze ALS-mutaties kunnen dragen.

Algemene doelstelling

Om de verschijnselen van verminderde penetratie van ALS-genen en oligogenetica aan te pakken en rekening te houden met deze in al het ALS-onderzoek (klinische studies, case-control studies) in het Universitair Medisch Centrum Utrecht (UMCU).

Hoofddoelen

Om een ​​workflow in te stellen inclusief het MiSeq-systeem in het laboratorium van het UMCU en om alle prospectief verzamelde DNA-monsters van ALS-patiënten te onderzoeken en in de komende vier jaar met dit systeem te controleren.

Het project is tweeledig:

  • Eerste doel
    Het aankopen van het MiSeq Illumina apparaat met de daartoe benodigde aanpassing aan het laboratorium.
    Dit apparaat is aangeschaft en in het laboratorium geïnstalleerd. Het apparaat past op een standaard bureau en is in staat om, heel snel, heel veel monsters betrouwbaar te analyseren. Dit is de belangrijkste reden om dit apparaat in het laboratorium van het ALS Centrum te willen opnemen. Ook de bijbehorende apparatuur (centrifuges etc.) en aanpassingen aan het lab (het apparaat moet trillingvrij en apart ergens staan) is gerealiseerd.
  • Tweede doel
    Het inzetten van het MiSeq Illumina apparaat voor het aantonen van genetische oorzaken voor ALS.Er zijn inmiddels 3 grote projecten ‘gedraaid’ op dit apparaat, wat inderdaad de snelle en betrouwbare gegevens heeft opgeleverd zoals mocht worden verwacht van dit apparaat. De kosten voor de reagentia van deze experimenten konden betaald worden uit deze subsidie. Het betrof het bekijken van alle genetische variatie in een aantal kandidaat ALS genen. Voor de komende 3 jaar staan nog meer experimenten gepland, mede ook afhankelijk van de uitkomsten van Project MinE.
    Het is een veelgebruikt apparaat bij veel projecten, dat het werk efficiënter maakt en het mogelijk maakt om op een groter detailniveau te onderzoeken dan voorheen mogelijk was. Het apparaat bekijkt echt elke letter van een gen. De onderzoekers op het genetica lab kunnen dankzij dit apparaat de afwijkingen (mutaties) in ALS-genen heel gedetailleerd onderzoeken. Mist er een letter? Is er een overbodige herhaling in de lettervolgorde? De exacte afwijking (mutatie) kan bestudeerd worden.

Eindverantwoording

Het doel van dit project was om een workflow in te stellen inclusief het MiSeq-systeem in het laboratorium van het UMC Utrecht en om alle prospectief verzamelde DNA-monsters van ALSpatiënten te onderzoeken en met dit systeem te controleren.

Behalve de aanschaf van het MiSeq apparaat van Illumina hield dit in dat er een trillingsvrije plek moest worden gezocht in het ALS genetica laboratorium op het UMC Utrecht. Ook de bijbehorende centrifuges om DNA-monsters (DNA-samples) voor te bereiden op analyse zijn aangeschaft.

Het MiSeq Illumina apparaat is inmiddels veelvuldig ingezet voor het aantonen van genetische oorzaken van ALS. Uit grote genetische studies, zoals project MinE, komen genen die we ervan verdenken dat ze ALS veroorzaken. Vervolgens willen we in detail onderzoeken wat er bij ALSpatiënten afwijkt. Welk foutje zit er in het gen? Zitten er teveel letters (DNA nucleotiden) op het gen? Of mist er een letter in het gen? Het MiSeq apparaat kan ons dat voor elk DNA-sample heel precies laten zien. De onderzoekers op het genetica lab kunnen dus dankzij dit apparaat de afwijkingen (mutaties) in ALS-genen heel gedetailleerd onderzoeken. We onderzoeken op deze manier ook afwijkingen in het DNA bij families waarin ALS vaker voorkomt.

Het apparaat bekijkt echt elke letter van een gen. En dat is niet niks, want het genetische profiel (DNAprofiel) van elk mens bestaat uit zes miljard letters (a-t-c-g). Uit zoveel letters een afwijking vinden lijkt op het zoeken van een speld in een hooiberg. Dankzij grote projecten als Project MinE, in combinatie met de gedetailleerde apparatuur op het ALS Centrum, kunnen we toch steeds meer ALS-genen traceren.

[projectnr. 2013-23]
Looptijd
4 jaar (2013 - 2017)
Begroting
€ 325.981,-