Pathogenetica
Het is als dierenarts belangrijk om rekening te houden met de genetische kenmerken, zowel
op het niveau van het individuele dier als op populatieniveau. De genetische counseling
wordt uitgevoerd door de dierenarts. Genetische counseling is het proces waarbij
diereneigenaren en fokkers worden geholpen om de medische, psychologische en familiale
implicaties van genetische bijdragen aan ziektes te begrijpen en zich hierop aan te passen.
Dit proces bestaat uit de interpretatie van stambomen en de medische geschiedenis van een
dier om de kans op het optreden of heroptreden van ziektes te beoordelen.
Tijdens een consultatie wordt informatie verzameld over de patiënt. Vervolgens zullen er
diagnostische stappen gezet worden. Denk hierbij bijvoorbeeld aan een DNA-test, maar ook
aan een RX of CT-scan. Hierna zal er een risico assessment opgesteld worden. Hierin wordt
er gekeken naar de risico’s voor de populatie van de patiënt of eventuele nakomelingen.
Uiteindelijk is het de rol van de dierenarts om de informatie op de juiste manier te
communiceren naar de eigenaar.
Oorzaken van genetische aandoeningen
In de pathogenetica is het essentieel om een correcte terminologie te gebruiken. Het
genoom is al het erfelijke materiaal in een cel. Dit is de optelsom van het DNA op alle
chromosomen en het mitochondriaal DNA. We hebben het dan ongeveer over
twintigduizend genen, maar dit kan sterk verschillen tussen verschillende species.
De complexiteit van een organisme is niet evenredig met het aantal genen. De expressie
niveaus, de mate waarin een bepaald gen tot expressie wordt gebracht, laat toe om het veel
complexer te maken. Het gaat ook niet alleen over eiwit-coderende genen, maar ook over
genen die niet voor eiwitten coderen. Deze genen zullen tot RNA leiden. Eiwit-coderende
genen zijn essentieel, maar het zijn de regulatie mechanismen die een zeer belangrijke rol
gaan spelen in de complexiteit van een organisme.
De contributie van moeder en vader naar de nakomelingen is ook niet gelijk. Mitochondriaal
DNA is afkomstig van het moederdier waardoor er sprake is van een hogere contributie
vanuit het moederdier. Verder zullen genen tot expressie komen afhankelijk van de setting.
Ook de omgevingsfactoren spelen hierbij een belangrijke rol. Hierbij speelt het moederdier
vaak opnieuw een belangrijke rol.
Een locus is een plaats op het genoom. We spreken bijvoorbeeld over een random plaats
op chromosoom zestien. Het chromosoom heeft een bepaalde standaardafkorting gekregen.
Vervolgens kunnen we op verschillende plaatsen kijken. Dit kan er als volgt uitzien:
NC_006598.3:g.59380814
Op een locus kunnen bepaalde nucleotiden zitten die variëren. Er wordt een verschil
gemaakt tussen een variant, een mutatie en polymorfisme. Een variant is een
overkoepelend begrip. We hebben te maken met een verschil ten opzichte van de referentie.
Bij een mutatie hebben we te maken met een zeldzame variant, met een allelfrequentie van
minder dan 1%. Bij ziekte spreken we over een mutatie. Als we spreken van polymorfisme
hebben we te maken met een frequenter voorkomende variant, namelijk meer dan 1%.
,Een allel is één van de verschillende versies van een locus en je kan dit op verschillende
manieren gaan benoemen. Er wordt een onderscheid gemaakt tussen het normale of wilde
allel en het abnormale of mutante allel.
Het wordt aangeraden om vooral gebruik te maken van ‘variant’ en ‘allel’. Elke mutatie is een
variant, maar niet elke variant is een mutatie. Variant is een breder begrip dat ook neutrale of
onschadelijke veranderingen in het DNA omvat, terwijl mutaties meestal verwijzen naar
veranderingen die potentieel schadelijk of significant zijn voor het organisme.
Uiteindelijk krijgen we te maken met het genotype. Het genotype is de versie van de DNA
sequentie die een individu heeft op een bepaald moment. We spreken over verschillende
niveaus op het genotype, zoals een locus. Een correcte notatie en terminologie is essentieel,
onder andere omdat dit heel erg van belang is bij het kiezen van DNA-testen.
Een voorbeeld van een variant is:
NC_006598.3:g.59380814C>A
Dit is een variant, want op het niveau van het allel kan er zowel sprake zijn van een C als
van een A in de populatie. Als er twee allelen zijn, zijn er verschillende mogelijkheden als
diploïd organisme: homozygoot C (CC), homozygoot A (AA) en heterozygoot CA.
Een variant kan op veel verschillende manieren beschreven worden. Dit kan belangrijk zijn
als we op bepaalde ziektes gaan testen. Om te kunnen analyseren of bepaalde codes
varianten van elkaar zijn of niet, moeten we gaan kijken naar de opbouw van de code.
referentie.versie:type referentie.locatieallelen
NC_006598.3:g.8789496G>A
ENSCAFT00000006395.4:c.944G>A
Als we kijken naar het type referentie zijn er verschillende mogelijkheden. We kunnen
allereerst kijken op het niveau van DNA. Hier onderscheiden we het genomisch DNA op
chromosoom niveau (g) en het coderend DNA op gen niveau (c). Verder kunnen we kijken
op het niveau van RNA (r) of op het niveau van eiwit (p).
, Referentie
DNA
genomisch g. A, G, C, T
coderend c. A, G, C, T
RNA / transcript r. A, G, C, U
eiwit p. aminozuren
Eenzelfde variant kan er toch anders uitzien. Dit kan het gevolg zijn van verschillende
oorzaken. We kunnen bijvoorbeeld te maken krijgen met een nieuwe referentie (nieuwe
genoom versie) of annotatie.
NC_006598.3:g.8789496G>A → NC_006598.4:g.9633435G>A
We hebben hier nog altijd te maken met hetzelfde chromosoom, maar de versie verandert.
Dit kan bijvoorbeeld komen doordat een test opnieuw is uitgevoerd. Dit heeft als gevolg dat
ook de locatie een klein beetje veranderd is. Een nieuwe versie kan ook leiden tot het
ontdekken van nieuwe eiwit coderende genen en dus een andere annotatie. De locatie kan
bij een nieuwe referentie verplaatsen, omdat het mogelijk is dat bepaalde stukken van
bepaalde chromosomen eerder niet volledig gesequeneerd zijn. Het zal echter over identiek
dezelfde nucleotiden gaan.
Een variant kan ook veranderen doordat we te maken krijgen met een ander type referentie.
Afhankelijk van welke referentie gebruikt wordt, zal de positie ook kunnen veranderen, want
we kijken vanuit een ander perspectief.
Ten slotte kunnen we te maken krijgen met verandering afhankelijk van naar welke DNA
streng we gaan kijken. DNA bestaat uit een helix, deze dubbele helix draait rond elkaar en er
wordt onderscheid gemaakt tussen een forward of reverse / complementaire streng.
Afhankelijk van de streng zal de notatie beïnvloed worden.
NC_006621.4:g.32690178G>A → ENSCAFT00000036277.6:c.1730C>T
We hebben hier te maken met potentieel dezelfde variant. De referentie, de versie, het type
referentie en de locatie zijn anders, maar de allelen zijn complementair aan elkaar. Het kan
dus theoretisch dezelfde variant zijn. Als er op genomisch niveau wordt gekeken, kijken we
naar de 3’-5’ richting. Op coderend niveau kijken we naar de 5’-3’ richting.
NC_006621.4:g.32690178G>A → NC_006621.4:g.32650143G>A
Dit kan niet dezelfde variant zijn. We hebben te maken met dezelfde referentie, versie en
type referentie, maar de locatie is echter anders. Het feit dat het allebei een G en een A is
maakt niet uit, er kan namelijk op meerdere plaatsen een G naar een A veranderen.
Varianten kunnen geclassificeerd worden. Dit kan op basis van verschillende kenmerken,
zoals grootte, eigenlijke DNA-verandering, effect op eiwitniveau en pathogeniciteit.
, Varianten kunnen heel klein zijn, we hebben het dan bijvoorbeeld over een verschil in één
basenpaar, maar varianten kunnen ook zeer groot zijn. Hierbij hebben we het over volledige
chromosomen, bijvoorbeeld in het geval van een trisomie, of over volledige genomen, zoals
bij een triploïdie. De grens tussen een kleine of grote variant is gelegd op vijftig basenparen.
Als we kijken naar de eigenlijke DNA-verandering, kijken we naar het effect van een mutatie
op een bepaald niveau. Er kunnen verschillende mutaties plaatsvinden:
deletie de verwijdering van één of enkele tot grote aantallen nucleotiden
insertie de additie van één of enkele tot grote aantallen nucleotiden
substitutie een vervanging van één tot enkele nucleotiden
In het geval van een puntmutatie hebben we het over de deletie, insertie of substitutie van
één nucleotide. Bij de substitutie van één nucleotide spreken we over single nucleotide
polymorphism (SNP) of single nucleotide variant (SNV). Single nucleotide variant is hier
de correcte terminologie, omdat er bij polymorfisme vaak gedacht wordt aan een meervoud
van varianten. Verder spreken we nog over:
duplicatie een stukje DNA dat wordt herhaald
inversie een stukje DNA dat wordt omgedraaid
translocatie een stuk DNA dat wordt verplaatst
Er kan ook op het niveau van het eiwit geclassificeerd worden. Op deze manier kan er
gekeken worden naar wat de variant nu eigenlijk gaat doen. Een silent of synonymous
mutatie heeft geen effect op de aminozuursamenstelling. Dit kan omdat meerdere codons
kunnen coderen voor één bepaald aminozuur. De mutatie zou wel een effect uit kunnen
oefenen op een bepaalde pathologie. De kans
hierop is echter klein. Dit heeft te maken met het
verschil in expressie van bepaalde factoren. Het
is mogelijk om door een verschil in expressie te
maken te krijgen met een ziekte waar je anders
niet mee te maken zou krijgen.
