Transcript Hoe werkt de NIPT - sps

3/26/2014
Hoe werkt de NIPT ?
De niet‐invasieve prenatale test (NIPT):
“Wat kunnen we er (niet) mee…”
Dr. Ron Suijkerbuijk Laboratoriumspecialist klinische genetica
Ron Suijkerbuijk
Afdeling Genetica, UMCG
Laboratoriumspecialist klinische genetica
Afdeling Genetica, UMCG
Mede-Onderzoeker TRIDENT Studie
[email protected]
26‐3‐2014
1
Publieksonderzoek
Wat weet u (niet)
van NIPT ?
1
3/26/2014
Publieksonderzoek
Wat wordt gemeten
met NIPT ?
A. DNA van de foetus
B. DNA van de vlokken
C. DNA van het vruchtwater
D. DNA van de moeder
Doelstellingen
Na deze presentatie weet u:
• Wat is NIPT (wat houdt het in) ?
• Hoe wordt NIPT uitgevoerd ?
• Wat zijn de test eigenschappen ?
• Hoe goed is de test ?
j
) resultaat:
• Wat betekent een p
positief ((afwijkend)
voor de arts of patiënte ?
• Waarom is het screening en geen diagnostiek?
• Hoe gaan wij het in NO-Nederland aanbieden?
Bijscholing counselors - Hoe werkt de NIPT? - 24 maart 2014
2
3/26/2014
Bij NIPT draait het om foetaal DNA
in maternaal bloed
Tijdens de zwangerschap
is cel-vrij DNA van foetus
vanaf week 5 aantoonbaar
in bloed van moeder
Dit cel-vrij DNA bestaat
uit kleine DNA
fragmenten (van 50-300
bouwstenen)
Het foetale DNA is
afkomstig van dode
cellen van de placenta
(=cel-vrij placentaal DNA)
Bijscholing counselors - Hoe werkt de NIPT? - 24 maart 2014
Cel-vrij foetaal DNA in
Celmaternaal bloed (plasma)
Hoge maternale DNA achtergrond
Maternaal DNA (90%)
Foetaal DNA (10%)
From Rossa Chiu, Hong Kong (with permission)
Bijscholing counselors - Hoe werkt de NIPT? - 24 maart 2014
3
3/26/2014
Normaal versus trisomie 21
In vlokken of vruchtwater
(100% foetaal)
een toename van 1.5 x
From Rossa Chiu, Hong Kong
g (with permission)
+21 geeft 50% ↑ van chr21 DNA
In maternaal bloed (plasma)
(uitgaand van 10% foetaal DNA)
+21 geeft 50% ↑ van foetaal chr21 DNA
(= 5% ↑ van totaal chr21 DNA)
een toename van 1.05 x
Hoe onderscheidt men 5% verschil in toename ?
( = 21 kopieën van chromosoom 21 van 20 kopieën, bij 10% foetaal DNA)
Bijscholing counselors - Hoe werkt de NIPT? - 24 maart 2014
Hoe kan een trisomie snel en
betrouwbaar worden aangetoond?
?
Massively parallel sequencing (MPS)
(MPS):: tegelijkertijd aflezen
van miljoenen kleine stukjes DNA in één enkel experiment
Bijscholing counselors - Hoe werkt de NIPT? - 24 maart 2014
4
3/26/2014
Hoe kan een trisomie betrouwbaar
worden aangetoond?
Celvrij DNA isoleren uit plasma en prepareren voor verdere analyse
Maternaal
DNA
Foetaal
DNA
?
Aflezen van de reads, vergelijken met database en mappen van unieke reads
Trisomie
detectie
Tellen van unieke reads per chromosoom & bepalen van trisomie
Bijscholing counselors - Hoe werkt de NIPT? - 24 maart 2014
De fractie (%) unieke reads van elk
chromosoom t.o.v rest is zeer constant
MPS leidt tot zeer precieze “Molecular Counting"
Foetaal
cfDNA
NIET OP SCHAAL
(20%)
10%
10
% meer
Chr21 cfDNA
in T21
Maternaal
cfDNA
© 2013 Verinata
VS
……
Chromosomen:
1
2
3
21
Trisomy 21
Bijscholing counselors - Hoe werkt de NIPT? - 24 maart 2014
5
3/26/2014
Aantal foetu
ussen
Het bepalen van een trisomie:
fractie (%) chr.21, SD, en Z-score
Z-scores
-3 SD
-2 SD
-1 SD
Gemiddelde
1 SD
2 SD
3 SD
-3
-2
-1
0
1
2
3
fractie (%) chr.21
Bijscholing counselors - Hoe werkt de NIPT? - 24 maart 2014
Het bepalen van een trisomie:
fractie (%) chr.21, SD, en Z-score
Aantal foetu
ussen
Normaal
Z-scores
-3 SD
-2 SD
-1 SD
Gemiddelde
1 SD
2 SD
3 SD
-3
-2
-1
0
1
2
3
fractie (%) chr.21
Bijscholing counselors - Hoe werkt de NIPT? - 24 maart 2014
6
3/26/2014
Het bepalen van een trisomie:
fractie (%) chr.21, SD, en Z-score
Aantal foetu
ussen
Normaal
Z-scores
Afwijkend
(Z-score > 3)
trisomie 21
-3 SD
-2 SD
-1 SD
Gemiddelde
1 SD
2 SD
3 SD
-3
-2
-1
0
1
2
3
• De fractie unieke reads van chromosoom 21 is zeer constant
fractie (%) chr.21
• Afwijkingen hiervan (Z ≥ 3) zijn een aanwijzing voor een trisomie
Bijscholing counselors - Hoe werkt de NIPT? - 24 maart 2014
Detectie van trisomie 21 met behulp van
Z-score: normale monsters (n = 1484)
Fout-positieve waarden
(Uit: Canick et al. Prenatal Diagnosis 2013, 33, 667-674)
Bijscholing counselors - Hoe werkt de NIPT? - 24 maart 2014
7
3/26/2014
Detectie van trisomie 21 met behulp van
Z-score: T21 monsters (n = 212)
Fout-negatieve waarden
(Uit: Canick et al. Prenatal Diagnosis 2013, 33, 667-674)
Bijscholing counselors - Hoe werkt de NIPT? - 24 maart 2014
Screenen voor trisomie 21 met NIPT:
fout--positieven en fout
fout
fout--negatieven
Disomie 21
Echt negatief
Echt positief
Fout-negatief
Trisomie 21
Fout-positief
Drempelwaarde
Sensitiviteit = % echtecht-positieve uitslagen onder aangedane patiënten
(= aantal echt
echt--positieven / aantal echt
echt--positieven + fout
fout--negatieven)
Specificiteit = % echtecht-negatieve uitslagen onder nietniet-aangedane personen
(= aantal echtecht-negatieven / aantal echt
echt--negatieven + fout
fout--positieven)
8
3/26/2014
Testeigenschappen van NIPT
Sensitiviteit
Specificiteit
Trisomie 21
99,5%
99,9%
Trisomie 18
97,4%
99,9%
Trisomie 13
90%
99,9%
Bijscholing counselors - Hoe werkt de NIPT? - 24 maart 2014
Hoe goed is NIPT vergeleken met
bestaande screeningsmethoden?
Trisomie 21 (N=200)
Screeningsmethode
99.800 Normaal
Sensitiviteit
Aangetoond
44%
88
14%
13.972
Combinatietest bij 12
weken
≈ 85%
170
5%
4.990
NIPT
> 99%
> 199
< 0.1%
< 100
Leeftijd
Fout
Fout--positieven
Aangepast van Dr. J.R. Beekhuis – Prenatale
e Screening
(http://w
www.fetalmedicine.nl/z_files/site/Samenvatting1Scrreening.pdf)
100.000 zwangerschappen
Screenen voor trisomie 21 (& 18 en 13) in celvrij
DNA in maternaal bloed is veruit de beste optie
Bijscholing counselors - Hoe werkt de NIPT? - 24 maart 2014
9
3/26/2014
Hoe verhoudt de NIPT zich tot
bestaande testen ?
NIPT
(sensitiviteit))
((sensitiviteit
1e trimester
combinatie
test
Vlokken test
Vruchtwater
test
Trisomie 21
> 99%
85%
> 99%
> 99.9%
Trisomie 18
> 97%
80%
> 99%
> 99.9%
Trisomie 13
≈ 90%
Ja
(onduidelijk)
> 99%
> 99.9%
10-15 dagen
4 dagen
3-8 dagen
6-8 dagen
Diagnostiek
Nee
Nee
Ja
Ja
Hoe vaak gaat het
mis
3-4%
?
< 1%
< 1%
Screeningsmethode
Turnaround time
Bijscholing counselors - Hoe werkt de NIPT? - 24 maart 2014
Wat betekent een afwijkende uitslag?
Belang van positieve voorspellende waarde
Een hypothetisch voorbeeld
Positieve voorspellende
waarde is 33%
De daadwerkelijke kans op een afwijkend kind wordt het beste weergegeven door
de positieve voorspellende waarde (PVW), niet door het (afwijkend) test resultaat
(zie presentatie Katelijne Bouman)
Bijscholing counselors - Hoe werkt de NIPT? - 24 maart 2014
10
3/26/2014
Waarom NIPT screening is en
geen diagnostiek
•
Er wordt gemeten aan totaal cel-vrij DNA (geen
directe test)
•
Een positieve (afwijkende) uitslag betekent niet
automatisch een afwijkende foetus: bevestiging is
noodzakelijk
•
Negatieve uitslag betekent niet automatisch een
gezonde foetus
•
Discrepanties tussen uitslag NIPT en uitslag foetus
kunnen voorkomen, met name op basis van
biologische factoren
Bijscholing counselors - Hoe werkt de NIPT? - 24 maart 2014
Enkele biologische factoren die
NIPT uitslag kunnen beïnvloeden
•
“Confined placental” mozaïcisme
−
49,XXX, +7,+21
−
Trisomie 21 met trisomie rescue
−
Verscheidene voorbeelden van trisomie 13 en 18
Bijscholing counselors - Hoe werkt de NIPT? - 24 maart 2014
11
3/26/2014
“Confined placental” mozaïcisme ...
•
Cel-vrij foetaal DNA komt van
placenta (celvrij placenta DNA)
−
•
Van de trofoblast
Placentaal en foetaal genotype
kunnen verschillend zijn (CPM)
•
CPM komt vaker voor bij
chromosomen 13 en 18
18, dan
bij chromosoom 21
… kan fout
fout--positieve en –negatieve resultaten
geven
Bijscholing counselors - Hoe werkt de NIPT? - 24 maart 2014
Enkele biologische factoren die
NIPT uitslag kunnen beïnvloeden
•
•
“Confined placental” mozaïcisme
−
49,XXX, +7,+21
−
Trisomie 21 met trisomie rescue
−
Verscheidene voorbeelden van trisomie 13 en 18
Maternaal “mozaïcisme”
−
47,XXX
−
45,X/46,XX
45 X/46 XX
−
Maternale tumor (met trisomie 13)
•
Niet-herkende tweeling of “vanishing twin”
•
Een te lage fractie foetaal DNA (< 4%)
Bijscholing counselors - Hoe werkt de NIPT? - 24 maart 2014
12
3/26/2014
Relatie tussen % foetaal DNA in
maternaal bloed en T21 detectie
10% foetal DNA in plasma
•
•
•
20%
4% foetal
foetalDNA
DNAin
inplasma
plasma
Disomie 21
Trisomie 21
Disomie 21
Trisomie 21
Totaal: 100
Totaal: 105
Totaal: 100
Totaal: 102
110
((Maternaal:
(Foetaal:
((Maternaal:
(Foetaal:
((Maternaal: 96)
80))
(Foetaal:
20)
4)
(Maternaal: 80)
96)
(Foetaal:
30)
6)
90))
10)
90))
15)
Trisomie detectie via foetaal DNA in maternaal bloed hangt af van % foetaal DNA
Hoe hoger de foetale fractie, hoe makkelijker het is een trisomie aan te tonen.
Omgekeerd geldt eveneens (ondergrens is 4%)
4%)
De foetale fractie bedraagt gewoonlijk 10-15%
Bijscholing counselors - Hoe werkt de NIPT? - 24 maart 2014
% zwangerschappen met ≥ 4% celvrij
foetaal DNA
Maternaal gewicht bin (kg)
Zwangerschappen met ≥4%
cel--vrij foetaal DNA (%)
cel
<50
99.8
≥50<60
99.6
≥60<70
99.2
≥70<80
98.8
≥80<90
98.2
≥90<100
96.3
≥100<110
93.9
≥110<120
89.8
≥120<130
87.9
≥130<140
81.4
≥140
71.2
Bijscholing counselors - Hoe werkt de NIPT? - 24 maart 2014
13
3/26/2014
Samengevat …
(U
Uit: Heleen Croonen – Medisch Contact 29 aug
gustus 2013)
De NIPT presteert (zeer) goed,
maar is geen diagnostiek
Bijscholing counselors - Hoe werkt de NIPT? - 24 maart 2014
Hoe wordt NIPT aangeboden in
(Noord--Oost) Nederland ?
(Noord
Maternale leeftijd Combinatietest uitslag > 1/200 exclusie : NT > 3,5 mm en echoafwijkingen Geen wens tot nader onderzoek Geen verder onderzoek Vlokkentest met foetale Vlokkentest
met foetale
genotypering * vanaf 11 wk normale uitslag Vruchtwaterpunctie met foetale
genotypering * vanaf 16 wk afwijkende uitslag bevestigen met QF PCR in vlokken of vruchtwater NIPT vanaf 10 wk geen uitslag en lage fetal fraction** NIPT in nieuw sample geen uitslag invasieve diagnostiek met spoeduitslag (QF PCR) invasieve diagnostiek geen uitslag door te weinig reads nieuwe run met meer input DNA in zelfde sample invasieve diagnostiek geen uitslag invasieve diagnostiek met spoeduitslag (QF PCR) ronde vorm betekent individuele keuze *fetale genotypering kan zijn : karyotypering (2‐3 wk), QF PCR (enkele dagen) of Array (2‐3 wk). QF PCR is smaller dan karyotypering (alleen chromosomen 13,18,21, X en Y). Array is breder dan karyotypering ** zodra het technisch mogelijk is om dit te meten 14
3/26/2014
Logistieke planning NIPT in
Noord--Oost Nederland
Noord
Dag 1
Bloed afname in
Isala, MCL of
UMCG
(eind week 1)
Dag 2‐3
Plasma
isolatie in
UMCG
(week 2)
Dag 3‐6
DNA
isoleren en
opwerken
(week 2)
Dag 7‐8
Massively
parallel
sequencing
(week 3)
Dag 9‐
11
Data analyse,
uitslag en
rapportage
(eind week 3)
Geen aanwijzingen voor trisomie … / Aanwijzingen voor trisomie …..
(met vermelding van PVW risico = …%)
Bijscholing counselors - Hoe werkt de NIPT? - 24 maart 2014
Publieksonderzoek
Wat wordt gemeten
met NIPT ?
A. DNA van de foetus
B. DNA van de vlokken
C. DNA van het vruchtwater
D. DNA van de moeder
15
3/26/2014
Dank voor uw aandacht
W ijzijndolgel
te van
eukkig m et
e de
e geboor
e re
n
ons zorgenkind
01-04
04-2014
Nipt
Metdankaande trotse ouders:BirgitRaddatz
Eddyde Boer
Kim de Lange
LennartJohansson
RichardSinke
RonSuijkerbuijk
Gerard te Meerman
Bijscholing counselors - Hoe werkt de NIPT? - 24 maart 2014
16