Multiple Sclerose (MS) is een complexe ziekte. Bij complexe ziekten spelen zowel aanleg – en dus erfelijkheid – als omgevingsfactoren een rol. Dit onderzoek toont met name aan dat het van belang blijft om meer te weten te komen over de erfelijke factoren die een rol spelen bij MS. Die wetenschap leidt tot meer inzicht in de ziekte en tot betere behandelingen.

Samenvatting proefschrift Maartje Boon* (2006)

Onderzoeksvragen

Vanuit een genetisch epidemiologisch gezichtspunt zijn in dit proefschrift de volgende vragen gesteld:  wat is het onderliggend ziektemodel bij MS, welke rol spelen aanleg en omgevingsfactoren? Waar is de aanleg voor MS gelegen in het erfelijk materiaal? Welke bijdrage heeft elke plek (locus) waar aanleg voor MS is gelegen? Is de aanleg wel of niet dominant over de gezonde aanleg? Is er interactie tussen de verschillende loci?

Het onderzoek begint met een literatuurstudie naar de invloed van aanleg bij het ontstaan en beloop van MS, met de nadruk op onderzoeken van het complete erfelijk materiaal. Het literatuuronderzoek laat zien dat MS iets vaker voorkomt bij familieleden van mensen met MS vergeleken met de algemene bevolking. Het risico dat een familielid van iemand met MS ook MS krijgt, neemt af met de mate van verwantschap, waarschijnlijk vooral als uiting van de hoeveelheid erfelijk materiaal die beide personen delen. Familiair voorkomen van een ziekte zou ook het gevolg kunnen zijn van een gedeelde omgeving, maar bijvoorbeeld studies onder tweelingen, geadopteerde familieleden en halfbroers en –zussen pleiten hier tegen.

HLA-gebied

Het overervingspatroon van MS in families met meer aangedane personen past niet bij een “klassieke” erfelijke ziekte veroorzaakt door een variant van één specifiek stukje erfelijk materiaal (één gen), waarbij de drager van die variant ook altijd de ziekte krijgt. Waarschijnlijk is het zo dat verschillende varianten van verschillende genen op verschillende plekken aanleg voor MS meebrengen. Je kunt dit als het ware optellen en personen met MS zijn diegenen voor wie de optelsom boven een bepaalde drempel uitkomt. Een van deze plekken is het belangrijkst, namelijk het HLA gebied waar de genen liggen die het grootste deel van het afweersysteem coderen. Dit gebied bepaalt naar schatting 10 tot 50 procent van de aanleg voor MS in Noord-Europeanen. Daarnaast zijn er waarschijnlijk omgevingsinvloeden die een rol spelen.

Koppeling en Associatie

Om te onderzoeken waar de aanleg voor MS in het erfelijk materiaal gelegen is, zijn vele methoden toegepast. Koppelingsonderzoek bijvoorbeeld bekijkt in families met meer aangedane personen de gezamenlijke overerving van een bepaald stuk DNA (erfelijk materiaal) met de betreffende ziekte. In complexe ziekten echter heeft deze methode maar beperkt succes gehad, waarschijnlijk omdat frequent voorkomende aanlegfactoren een rol spelen. Hierdoor is koppelingsonderzoek veel minder effectief dan bij een aandoening die is veroorzaakt door een Mendeliaans overervende variant in één gen.

Associatie studies onderzoeken of een bepaalde erfelijke variant vaker voorkomt bij patiënten dan bij controles. Als dat zo is, draagt deze variant ofwel zelf bij aan de aanleg of is hij zeer dicht gelegen bij de plek waar de aanleg ligt. Met associatie studies is meestal een klein interval af te bakenen waarbinnen de aanleg waarschijnlijk ligt, vergeleken met het gevonden interval bij koppelingsonderzoek. Ook associatie studies hebben bij complexe ziekten tot op heden weinig opgeleverd. Met de  tot voor kort beschikbare technologie konden slechts een paar genen tegelijk worden onderzocht, die op theoretische gronden een rol zouden kunnen spelen (kandidaat genen).

Haplotype Sharing Statistic (HSS)

Een uitbreiding van associatie onderzoek, waarbij je naar de associatie met een aantal varianten op rij kijkt, levert een gevoeliger methode op. Deze methode is gebaseerd op de veronderstelling dat personen in de huidige generatie met een bepaalde ziekte de aanleg voor die ziekte hebben geërfd van een gezamenlijke voorouder. De ziekte-gerelateerde variant, gelegen op een specifiek stuk erfelijk materiaal (een haplotype), wordt van generatie op generatie overgedragen. De stukken erfelijk materiaal die de  variant aan weerszijden flankeren zijn bij iedere overdracht korter. Dit is het gevolg van zogenaamde recombinaties ten tijde van de reductiedeling, die optreedt bij het vormen van de geslachtscellen. Alleen als merkers dicht bij elkaar of dicht bij de plek met de aanleg voor MS liggen, erven ze vaker samen over dan je op grond van toeval mag verwachten. Dit feit is als basis voor onderzoek te gebruiken.

De Haplotype Sharing Statistic (HSS) is een methode die gebruik maakt van dit principe. De HSS vergelijkt de mate van overeenkomst van een bepaald stuk erfelijk materiaal onder mensen met MS en onder controles. Het is te verwachten dat rond een plek die aanleg voor MS draagt, mensen met MS meer overeenkomst vertonen dan controles, aangezien dat stuk vaak van een gezamenlijke voorouder komt. Ook is te verwachten dat de overeenkomst  zich gemiddeld over een langer stuk uitstrekt. Dit komt doordat dat stuk binnen de groep mensen met MS relatief een kortere afstammingslijn heeft tot een gezamenlijke voorouder dan hetzelfde stuk bij controles die in dit opzicht willekeurig zijn gekozen. Daarom zijn er minder reductiedelingen en dus recombinaties opgetreden die het stuk aan weerszijde korter kunnen maken bij de mensen met MS.

De verschillende typen genetisch onderzoek gebruiken verschillende informatie uit hetzelfde data bestand. In geval van het ene ziektemodel is de ene methode krachtiger, in geval van het andere model de andere. Vaak is bovendien het onderliggende model niet precies bekend. Om deze redenen is het aan te bevelen om verschillende methoden toe te passen en de resultaten te vergelijken. Soms kun je zelfs de p-waardes optellen na correctie voor correlatie tussen de tests.

Toepassing HSS

Hoewel de associatie tussen bepaalde HLA-types en MS al meer dan 30 jaar bekend is, is de aard van dit verband onbekend. Ook is niet zeker welke plek(ken) belangrijk zijn binnen het gebied waar het HLA-type wordt gecodeerd. Ze zijn namelijk zo sterk gekoppeld dat je vrijwel steeds dezelfde combinaties vindt en het effect van afzonderlijke plekken dus niet is na te gaan. We onderzochten het HLA gebied met behulp van HSS en vonden meer overeenkomst bij mensen met MS dan bij controles in een regio die 1.1 Mb lang was. Associatie onderzoek en de Transmissie/Disequilibrium Test ondersteunde de betrokkenheid van dit gebied.

HSS was in staat om dit gebied verder in te perken tot 51 kb als meest waarschijnlijke interval om een plek met aanleg voor MS te herbergen. Voor zover bekend is het enige gen in dit interval HLA-DQB1. Mogelijk speelt dit gen dus een rol bij het ontstaan van MS, maar deze conclusie is omstreden. Pas als er meer bekend is over de functie van geobserveerde DNA veranderingen bij mensen met MS valt deze discussie te beslechten.

Resessieve overerving

Wat is het meest toepasselijke ziektemodel voor de genregio binnen het HLA gebied? Eerder hadden we gevonden dat twee karakteristieke varianten van dit gebied meer voorkwamen bij mensen met MS dan bij controles. Het bleek dat het bezit van één van deze beide varianten een 2 à 3 maal verhoogd risico gaf op MS vergeleken met bezit van geen van beide. Wanneer een persoon echter twee van deze varianten droeg, was het risico sterk verhoogd (ruim 35 maal), ongeacht of het twee dezelfde of twee verschillende ziekte-gerelateerde varianten waren. Dit betekent dat de ziekte-gerelateerde variant niet dominant is, maar eerder kenmerken vertoont die naar een recessieve overerving neigen. Bij recessieve overerving zijn twee ziekte –gerelateerde varianten noodzakelijk om de ziekte te krijgen.

Verschillende beloopsvormen

Is er verschil in oorzaak tussen mensen met verschillende beloopsvormen van MS, te weten die mensen die bij aanvang van de ziekte exacerbaties en remissies hadden en hen die vanaf het begin geleidelijk achteruit gingen? Het is niet bekend of deze twee vormen uiteinden van een spectrum zijn of verschillende ziektes, aangezien ze in allerlei opzichten verschillen. De verschillen tussen mensen met MS en controles in het HLA-DR en –DQ gebied bleken vooral veroorzaakt door de mensen met aanvankelijke exacerbaties. In een gebied meer naar het uiteinde van het chromosoom gelegen vonden we echter een verschil in associatie dat vrijwel geheel werd veroorzaakt door hen die vanaf het begin achteruit waren gegaan. De resultaten ondersteunden  de hypothese dat beide beloopsvormen meest waarschijnlijk deel van een spectrum zijn en dat er ziekte-gerelateerde genen liggen binnen en dicht bij het HLA gebied.

Conclusie

Alleen het HLA gebied is bij herhaling aangewezen als gebied dat waarschijnlijk plekken bevat die aanleg voor MS herbergen. Om dit gebied nader te onderzoeken en om andere plekken te vinden is onderzoek nodig onder zeer grote groepen mensen met MS. Bovendien is hierbij een grote dichtheid aan merkers over het complete erfelijk materiaal nodig omdat MS een complexe ziekte is. Naar verwachting is aan deze laatste voorwaarde in de nabije toekomst te voldoen door de steeds toenemende technische mogelijkheden. De eerste voorwaarde, zeer grote groepen mensen, zal waarschijnlijk alleen haalbaar zijn door nationale en internationale samenwerking.

Proefschrift: Genetic aspects of Multiple Sclerosis
Promotoren: prof.dr. J.H.A. De Keyser en prof.dr. C.H.C.M. Buys
Co-promotor: dr.ir. G.J. te Meerman
Een gedeelte van dit onderzoek is gefinancierd door de stichting MS Research

Curriculum Vitae

Personalia:

Naam:     Maartje Boon
Geboren: Nijmegen, 1966

 Opleiding:
1984 Stedelijk Gymnasium Nijmegen, eindexamen

1992 studie geneeskunde aan de Rijksuniversiteit Leiden afgerond, vervolgens neurologie in het Universitair Medisch Centrum Groningen, verder gespecialiseerd tot kinderneuroloog

d6eproefschriftboonportret

Promotie:

4 januari 2006, Rijksuniversiteit Groningen

Relatie met MS:

De genetica en de immunologie hebben als sinds mijn studietijd mijn interesse. In het onderzoek dat ik heb gedaan, kwamen beide ruim aan bod.
Ik wilde graag onderzoek doen naar MS omdat ik onder de indruk was van de mensen met MS die ik zag in de kliniek. Ook de literaire beschrijvingen die ik las speelden mee. Ik denk hierbij bijvoorbeeld aan het boek van Karin Spaink. Verder was er in Groningen veel aandacht voor MS (Prof.dr. J.M. Minderhoud) en dat speelde mee bij het aanvragen en verkrijgen van een subsidie voor onderzoek.