Van gen naar ziekte; van DNA-'mismatch'-herstelgenen naar hereditair non-polyposis-colonrectumcarcinoom

Inleiding

de ziekte

Hereditair non-polyposis-colonrectumcarcinoom (HNPCC; Lynch-syndroom) is een autosomaal dominant erfelijke aandoening, die gekenmerkt wordt door de ontwikkeling op relatief jonge leeftijd van carcinomen van colorectum en endometrium, en minder vaak van maag, dunne darm, ovaria, hersenen en urinewegen (nierbekken en ureter).1 Om families met HNPCC te kunnen onderscheiden van families met toevallige clustering van colorectaal carcinoom zijn klinische criteria (de ‘Amsterdam-criteria’) opgesteld.2 Deze criteria luiden als volgt: (a) histologisch bevestigd colorectaal carcinoom of een andere met HNPCC samenhangende tumor bij tenminste 3 familieleden in tenminste 2 generaties; één van de familieleden moet in de eerste graad verwant zijn met de andere twee; (b) bij tenminste één van hen moet de diagnose zijn gesteld vóór het 50e levensjaar; (c) de aandoening familiaire adenomateuze polyposis moet zijn uitgesloten.

de genen

HNPCC wordt veroorzaakt door mutaties in één van de DNA-‘mismatch’-herstelgenen: MSH2, MLH1, MSH6 (ook GTBP genoemd), PMS2 en PMS1 (tabel).3 4 De meerderheid van de pathogene mutaties wordt gevonden in MSH2 en MLH1.5 De transcripten van deze genen komen in alle lichaamscellen voor.

de eiwitten

De genoemde DNA-mismatch-herstelgenen coderen voor eiwitten die betrokken zijn bij het herstel van fouten (‘mismatches’) gemaakt gedurende de DNA-replicatie van de drie miljard basenparen waaruit ons erfelijk materiaal bestaat. De eiwitten vormen verschillende eiwitcomplexen die verantwoordelijk zijn voor herkenning en herstel van de fouten (figuur 1). Als één eiwit in het complex niet goed functioneert of ontbreekt als gevolg van een mutatie in één van de genen, leidt dit tot verstoring van het DNA-herstel en een accumulatie van fouten in het DNA.3 4 Daarnaast spelen de hersteleiwitten een rol in de signaaltransductieroute, die zorg draagt voor het stilleggen van de celcyclus in de G2?/M-fase indien er grote DNA-schade in de cel is.6 Bovendien is bekend dat het MSH2-eiwit een rol speelt bij het voorkómen van recombinatie tussen twee niet geheel identieke DNA-strengen.7 Verlies van deze belangrijke controlerende functies ten aanzien van de integriteit van ons erfelijk materiaal kan een bijdrage leveren aan initiatie en progressie van een tumor.

de cel

De fouten gemaakt tijdens de DNA-replicatie treden vooral op in DNA-sequenties die een aantal keer gerepeteerd voorkomen, ook wel microsatellieten genoemd. Deze microsatellieten komen in het gehele genoom voor. Tumoren waarin het DNA-mismatch-herstelmechanisme niet goed functioneert, worden gekenmerkt door frequent voorkomende veranderingen in deze microsatellieten. Deze genomische instabiliteit wordt het ‘replication error fenotype’, ‘mutator fenotype’ of ‘microsatellietinstabiliteit’ (MSI) genoemd. Volgens internationale afspraken worden tumoren met een grote mate van instabiliteit ‘MSI-high’ genoemd.8 Een verandering in een microsatelliet die in bijna alle tumoren met een defect in het DNA-mismatch-herstelmechanisme voorkomt, is die in de coderende sequentie voor één van de receptoren van transformerende groeifactor(TGF)-?, een eiwit dat een belangrijke rol speelt bij de regulatie van de celdeling. Inactivatie van deze receptor leidt tot ongecontroleerde celdeling.

de populatie

HNPCC is de frequentst voorkomende erfelijke predispositie voor colorectaal carcinoom. In de westerse landen betreft het circa 5 van alle gevallen van colorectaal carcinoom.

dna-diagnostiek

Mutatieonderzoek in 287 families met mogelijk HNPCC heeft tot nu toe in 85 families geleid tot de identificatie van een pathogene kiembaanmutatie in MSH2, MLH1 of MSH6.9 10 De mutaties in deze genen liggen verspreid over de gehele coderende sequenties. Bovendien blijkt dat de aandoening in de meeste families berust op een unieke kiembaanmutatie. Het onderzoek naar mutaties bij HNPCC-patiënten vereist daarom dat alle exonen onderzocht worden. Dit is een bewerkelijk en derhalve relatief duur onderzoek. Bepaalde klinische factoren blijken volgens recent onderzoek een grote voorspellende waarde te hebben voor de aanwezigheid van een mutatie. Deze factoren zijn het voldoen aan de Amsterdam-criteria, een jonge gemiddelde leeftijd van diagnose van colorectaal carcinoom in de familie, het voorkomen in de familie van een patiënt(e) met endometriumcarcinoom, dunnedarmkanker of multipele colorectale carcinomen, of een patiënte met zowel carcinoom van het colorectum als van het endometrium. Door gebruik te maken van een rekenmodel gebaseerd op deze voorspellende factoren kan de uitkomst van het DNA-onderzoek berekend worden.9 Indien de berekende kans om een mutatie te vinden klein is (bijvoorbeeld figuur 2 en 3). Indien dit onderzoek een defect van (één van) de herstelgenen suggereert, kan het onderzoek worden uitgebreid met mutatieonderzoek. DNA-diagnostiek van HNPCC-families in Nederland wordt verricht in laboratoria te Leiden, Groningen, Nijmegen en Amsterdam (Nederlands Kanker Instituut/ Antoni van Leeuwenhoek Ziekenhuis en Academisch Ziekenhuis Vrije Universiteit).