Jacht in de hooiberg

Veelvoorkomende ziekten, veroorzaakt door genen en leefstijl, hebben geen veelvoorkomende oorzaken. Grote speurtochten naar de genen blijven zonder resultaat. Wim Köhler

Het leek zo mooi. Ruim vijf jaar geleden was de erfelijke code van de mens bekend. Daarna zouden alle bij het ontstaan van ziekten betrokken genen in dat humane genoom snel bekend zijn. Gentesten zouden vertellen hoe we onze leefstijl het best konden aanpassen om gezond oud te worden. De tests zouden ook zeggen welk medicijn we bij ziekte het best konden nemen, want werking en bijwerkingen van een medicijn zijn nu eenmaal afhankelijk van je genenpakket. De geïndividualiseerde geneeskunde klopte op de deur.

De werkelijkheid is ongekend weerbarstiger. Dat blijkt nu glashelder uit de teleurstellende resultaten van twee pas gepubliceerde groots opgezette speurtochten naar genvarianten die de kans op autisme en ouderdomsdiabetes vergroten. Bij elkaar opgeteld analyseerden bijna 200 onderzoekers het DNA van zeker 20.000 mensen. Het leverde zes genen of genlocaties op. Eén bij de autisten, vijf bij ouderdomsdiabetici. En het zijn gedeeltelijk genen die al in eerdere, kleinere onderzoeken waren gevonden. Iets anders van opzet is een derde recent onderzoek naar genetische verschillen bij het risico op trombose in de aderen (veneuze trombose). De onderzoekers selecteerden eerst 24 genen waarvan bekend is dat ze bij de bloedstolling zijn betrokken, en onderzochten welke van de 280 veelvoorkomende genetische varianten (SNP’s, zie kader ‘Ziekte zit in...’) in die genen het risico op trombose verhogen. Vijf van die varianten, gelegen op drie van de 24 onderzochte genen bleken het risico een beetje te verhogen. Twee ervan waren al jaren bekend.

De resultaten zijn niet alleen mager, ze zijn ook verwarrend. Het idee was dat autisme, ouderdomsdiabetes en veneuze trombose veelvoorkomende ziekten zijn met complexe oorzaken. Complex wil zeggen dat ze ontstaan door omstandigheden, door leefstijl en door aanleg. En die aanleg zit dan niet in één genmutatie, maar in een heel stel veelvoorkomende genvarianten die door hun combinatie de ziekte bespoedigen. De verwachting was dat uit een grootschalige speurtocht naar die veelvoorkomende genvarianten de genen zouden rollen die meedoen in die risicoverhoging. En met de set genen zouden dokters, diagnostici en de farmaceutische industrie dan snel aan de slag kunnen. Daar is nog weinig van te zien. Tot nu toe leveren die onderzoeken vooral plannen voor meer onderzoek op.

schuiven

“Maar toch”, zegt hoogleraar experimentele moleculaire geneeskunde en trombose-onderzoeker prof.dr. Pieter Reitsma, op zijn kamer hoog in het Leids Universitair Medisch Centrum (LUMC), “dit is wat er op het ogenblik kan. Het is de stand van de wetenschap. Schuiven aan de grens van de kennis. Die publicaties zijn belangrijk en dat ze in die belangrijke wetenschappelijke bladen verschijnen is meer dan terecht.”

Het artikel over de autismegenen verscheen in Nature Genetics (online 18 februari). Onder de bijna 150 auteurs zijn 7 onderzoekers van de afdeling kinderpsychiatrie van het UMC Utrecht. Het onderzoek naar ouderdomsdiabetes is gepubliceerd door Nature (online 11 februari) en dat naar trombose in de Journal of the American Medical Association (7 februari). Dat is afkomstig van onderzoekers van de University of Washington in Seattle. De enige ‘buitenstaander’ in die groep is een van Reitsma’s naaste collega’s, epidemioloog prof.dr. Frits Rosendaal van het LUMC.

De onderzoeken naar autisme- en ouderdomsdiabetesgenen vallen voluit onder de noemer genome wide search (genoombrede speurtocht), een aanpak die erg in de mode is. Dit onderzoek is bezig naar vrijwel alle chronische en veelvoorkomende ziekten.

In Nederland behoren Rosendaal en Reitsma tot de critici van deze aanpak. De genmutaties die het risico op veneuze trombose verhogen, zijn hun specialisme. Die genen zijn bijna allemaal al tien tot twintig jaar geleden gevonden. En wie met de nu gehanteerde SNP-haplotype-techniek (zie kader ‘Haplotype levert toch niet...’) genoombreed naar nieuwe risicogenen zoekt, zou de al bekende genen toch zeker moeten vinden. “Maar de genmutaties in proteine C vind je dan per definitie niet”, zegt Reitsma die rond 1990 veel risicoverhogende mutaties in het gen vond toen hij in een onderzoeksgroep van Leidse hematologen werkte. Reitsma: “Terwijl dat gen – na de factor V Leiden – één van de belangrijkste risicogenen voor veneuze trombose is. Ongeveer 1 op de 300 à 400 mensen heeft een of andere mutatie – dus een SNP – die risicoverhogend is voor trombose. Het punt is dat iedere familie zijn eigen mutatie heeft en die onderscheid je nooit als je een haplotype met één, of hoogstens een paar SNP’s merkt.”

“Als autisme genetisch net zo werkt als trombose”, concludeert Reitsma, “dan begrijp ik wel waarom het autisme-onderzoek maar één mogelijke genlocatie heeft opgeleverd. Als de mutaties familiegebonden zijn, neemt de kans op het vinden van een genvariant niet toe als je meer families toevoegt aan je onderzoek. Als je een genetisch geïsoleerde populatie onderzoekt, dan kun je wel een mutatie vinden, maar dan heb je een flinke kans dat je die in een andere populatie weer niet vindt. Toch is dat dan wel een succes hoor, want als er tien risicogenen zijn die samen werken, dan heb je er zo tenminste één gevonden.”

foute uitslag

Reitsma verkeert met zijn kritiek in het goede gezelschap van de epidemioloog John Ioannidis, hoogleraar in het Griekse Ioannina en in het Amerikaanse Boston die anderhalf jaar geleden onder de titel ‘Why Most Published Research Findings Are False’ (PLoS Medicine, augustus 2005) voorrekende dat veel medisch onderzoek een foute uitslag zal hebben. Alleen strikt opgezette dubbelblind gerandomiseerde onderzoeken en mooie meta-analyses daarvan halen een kans van meer dan 85 procent op een ‘ware’ uitslag. Maar veel ander onderzoek niet. Ioannidis behandelt de genome wide search in een apart kader. De waarschijnlijkheid dat een zoektocht onder 100.000 genvarianten naar het risico op schizofrenie een ‘ware’ uitkomst zal hebben, berekent hij op hooguit 1 op de 1.000. Dat cijfer bleef overeind in reacties op het provocerende artikel.

Reitsma: “Wat de net uitgekomen onderzoeken betreft, zet ik vooral vraagtekens bij die speurtocht naar genen voor ouderdomsdiabetes. Kijk, het Nature-artikel daarover begint met ‘Het snel toenemende voorkomen van ouderdomsdiabetes….’ Nou, een ziekte die snel toeneemt is vooral afhankelijk van leefstijl. Niet van genen, want die veranderen niet zo snel. Mijn collega Frits Rosendaal zegt altijd: er is heel veel omgeving en maar weinig genetica. Dat is meestal waar.”

In het UMC Utrecht bevestigt kinderpsychiater dr. Wouter Staal, één van de bijna 150 medeonderzoekers die mee deed aan de genenspeurtocht bij autismepatiënten, dat het vinden van maar één genlocatie een teleurstelling was. Staal: “Toen we in 2003 aan dit project begonnen was de fantasie dat autisme een complexe ziekte is met een grote erfelijkheidsfactor. Op zijn minst 90 procent van het risico is erfelijk. De verwachting was om snel de genetica te ontrafelen. Dat is dus nog niet gelukt. De reden dat ons werk in Nature Genetics is gepubliceerd, is volgens mij in de eerste plaats de unieke samenwerking. Op de tweede plaats komt de techniek. En als derde de resultaten.”

Voor de speurtocht naar autisme-genen bundelden vier al bestaande groepen die in Europa, de Verenigde Staten en Canada hun krachten in het Autism Genome Project Consortium. De Utrechtenaren onder leiding van kinderpsychiater prof.dr. Herman van Engeland werken in het door Britten gecoördineerde International Molecular Genetic Study of Autism Consortium (IMSAC). Staal: “We hebben een groot aandeel geleverd. Er is DNA van bijna 500 Nederlandse patiënten en hun familieleden geanalyseerd.”

Dan de techniek, door Staal als tweede genoemd. Zonder het Humane Genome Project was dit onderzoek onmogelijk geweest. Dat genoomproject bepaalde de basenvolgorde in het DNA van ‘de mens’. Maar het was een mengmens. Het geanalyseerde DNA kwam van verschillende personen. Iedere mens is anders en in die verschillen zit de uiteenlopende gevoeligheid voor ziekten. Wie zoekt naar genen die invloed hebben op ziekte en gezondheid, kijkt niet naar de overeenkomst, maar naar de verschillen. Tot in het kleinste detail. Maar zoeken naar de verschillen in 6 miljard basenparen van het DNA is (voorlopig) onmogelijk. Dat is in de net gepubliceerde en de nog lopende genspeurtochten opgelost door te werken met haplotypes. Daarbij zijn een paar aannames gemaakt, noodzakelijk om genoombreed naar risicoverhogende genen te zoeken. Die aannames bleken achteraf niet allemaal terecht.

verdubbeld

Technisch gezien deed het autismeconsortium echter ook nog iets geheel nieuws. Er werd niet alleen naar puntmutaties (SNP’s) gezocht, maar ook naar langere stukken verdwenen of verdubbeld DNA. Door de techniek waarmee het humane genproject werd uitgevoerd zagen de onderzoekers jarenlang over het hoofd dat bij veel mensen brokken van honderdduizenden basen weg zijn, of verdubbeld zijn, of in omgekeerde volgorde in het genoom zijn opgenomen. Die mensen zijn niet noodzakelijkerwijs meteen ziek. Deleties en verdubbelingen – samengevat copy number variation (CNV) genoemd – zijn veel gebruikelijker dan een aantal jaren geleden gedacht. En misschien dragen ze een ziekterisico in zich.

Staal: “We hebben de resultaten voorlopig heel voorzichtig geïnterpreteerd. Het was een nieuwe techniek. Toch is de conclusie dat in ongeveer 10 procent van de families de autisten DNA-brokstukken missen of dubbel hebben, waar dat bij de gezonde familieleden niet het geval is. Dat is veel meer dan tot nu toe gedacht.”

Het is wel bekend dat 5 tot 10 procent van de autismepatiënten chromosoomafwijkingen heeft die onder de microscoop zichtbaar zijn (door het bandenpatroon in de chromosomen te bestuderen), of microscopisch zichtbaar te maken met fluorescerende labels (de FISH-techniek). Die patiënten waren echter uitgesloten in deze genome wide search. Staal: “Onze vondst laat zien dat de grens tussen microscopisch zichtbare chromosoomafwijking en genetische mutaties verder vervaagt.”

Het autismeconsortium dat voorop liep met de genoombrede zoektocht slaat nu uiteenlopende onderzoekspaden in. Ondanks de kritiek op de SNP-haplotype-methode wordt dat onderzoek toch nóg eens gedaan. Het nu gepubliceerde onderzoek is gedaan met een DNA-chip die 10.000 SNP’s detecteerde, maar de nieuwere generatie DNA-chips registreert er al 500.000 in één test. “Wij gaan echter gedetailleerder naar copy number variations kijken.” Zegt Staal. “En als je echt alle genvarianten wilt vinden die aan autisme bijdragen, dan moet je sequencen. Dan moet je van iedere patiënt en van gezonde familieleden de basenvolgorde van grote stukken van hun genoom vaststellen en dan de verschillen tot in detail bekijken.”

En verder, zegt Staal, “als je kijkt naar de gebieden in het genoom waar de risicogenen voor autisme zouden kunnen liggen, dan zie je daar veel hersen-genen, en veel zijn betrokken bij de groei ervan. Dat is ook wel begrijpelijk, want als er iets met hersenen van autisten aan de hand is, dan is het dat ze groot zijn en veel zenuwcellen bevatten. Maar die zenuwcellen zijn waarschijnlijk niet goed met elkaar verbonden.”

Het uiteindelijke doel van meer onderzoek is medicijnontwikkeling. “Maar veel eerder in het vizier komt de mogelijkheid om beter en vooral eerder te diagnosticeren. Als je de diagnose vroeger kan stellen, bijvoorbeeld met een test op copy number variations, dan kun je eerder de school aanpassen, de ouders begeleiding geven.”

colossusproject

Sequencen, dat is ook wat Reitsma en Rosendaal gaan doen. Uit de overtuiging dat genoombrede zoektochten op haplotypes het probleem niet oplossen ontwikkelden ze het Colossus-project. Een voorstel om van 4.000 trombosepatiënten een honderdtal genen die zeker en mogelijk met tromboserisico te maken hebben te sequencen. Reitsma: “Een paar jaar geleden was dat nog onbetaalbaar, maar onlangs is hier in Leiden een DNA-sequencer geïnstalleerd die in één keer de volgorde van een miljard basen bepaalt. We hebben een slimme manier bedacht om de genen van onze patiënten in verschillende combinaties te poulen, zodat we genvarianten die echt iets aan het risico bijdragen er uit kunnen halen. Onze poules zijn gemaakt bij Celera in de VS. As we speak zijn ze onderweg hierheen. Dit project kost nu een paar ton. We kunnen dat betalen. De ontwikkelingen gaan zo snel. De tijd dat van een kind meteen na de geboorte het hele genoom gesequenced wordt is volgens mij niet ver meer.