AGCGGCCTCCTTACCCAACTTCAG GTACCAATGGGGATCCCAGTGGG GAAGTCGATGTTGGTGCTTCTCA

Transkript

1 GCAAACTGGACATTAGCTTCTC CTGTGAGAACCTTCCAGCCTTTTC CTGTCTTCATCCTCTTCCAGCCCT C AGCGGCCTCCTTACCCAACTTCAG GTACCAATGGGGATCCCAGTGGG GAAGTCGATGTTGGTGCTTCTCA G TCTCTTTGGCCTTCGCCTTGTGCT GCATCGCTGCTTACGGCCCCGGAC GAGACTCTGTGCGGAGGGGAGC TGTTGACACGCTTCAGTTTGTCTGTTCG Genomisk Medicin GACCGCGGCTTCTACTTCAGCAG GCCTTCAAGCCGTGCCAA Årsberetning 2013 CGTCGCAGCCGTGGCATCGTGGAA GAGTGCTGCTTCCGCAGCTGCGAC CTGGCCCTCCTGGAGACATACC GTGCCACCCCCGCCAAGTCCGAG GAGGGACGTGTCTACCTCTCAGGCA CGTACTTCCGGACGACTTCCCCAG ATACCCCGTGGGCAAGTTCTTC CAATATGACACCTGGAGACAGTCT CGCGGGACGCCTGCGCAGAGGCCTGG CCTGCCCTCCTGCGTGCCCGC G CGGGGTCGCATGCTTGCCAAAGAGCT CAAAGAGTTCAGAGAGGCCAAAA GTCATCGTCCCCTGATCGTGTTACT CACCCAAAGACCCCGCCCACGGGGG C GAGCCTCTTCGGAGATGTCCAG CAACCATCAGTGAATCAAATTAT GTGGTAATTCTGCAATGTAGTAC 1

2 Genomisk Medicin Årsberetning 2013 Rigshospitalet September

3 Genomisk Medicin udspringer af forskningen i genomets sekvens og struktur og henfører til genomiske undersøgelser til diagnostik og behandling. Området baserer sig på teknologier som microarray (eng.) og Next Generation Sequencing (eng.) (NGS), der tillader transskriptom- og sekvensanalyse af genomet. Undersøgelserne betyder at man i fremtiden får mulighed for at etablere en molekylær sygdomstaxonomi, som er forudsætningen for mere præcise og virksomme behandlinger. Både internationalt og nationalt etableres enheder for Genomisk Medicin i relation til patientbehandlingen. Et af de områder, hvor Genomisk Medicin hurtigt har fundet en naturlig plads er onkologien, hvor genomundersøgelser skaber basis for skræddersyet behandling. Genomisk Medicin på Rigshospitalet er organisatorisk sammensat af en forskningsinfrastruktur samt et afsnit for genombaseret diagnostik. Enheden beskæftigede i medarbejdere og producerede ~3400 patientundersøgelser. Årsberetningen sammenfatter enhedens aktiviteter og produktion i Med venlig hilsen Finn Cilius Nielsen Enhed for Genomisk Medicin har til huse i Rigshospitalets mellembygning over hovedindgangen 3

4 Personale Professor overlæge Finn Cilius Nielsen (leder af GM) Ledende biokemiker Thomas v. O. Hansen Afdelingsbioanalytiker Martin Skygge Biokemiker Lars Jønson Bioinformatiker Rehannah Borup Afdelingslæge Lennart Friis-Hansen (ophørt december 2013) Biokemiker Jonas Vikeså Videnskabelig medarbejder/cand. Scient. Lise Barlebo Ahlborn Videnskabelig medarbejder Ane Steffensen Sekretær Leila Majdanac Sektion for molekylær cancerdiagnostik Bioanalytiker Lis Qvist Krüger Bioanalytiker Bettina Marsot Andersen Bioanalytiker Vibeke Trandbohus Bioanalytiker Vibeke Blåbjerg Bioanalytiker Shehrukh Jamil Bioanalytiker Aseeba Ayub Bioanalytiker Dorte Pedersen (ophørt maj 2013) Bioanalytiker Berit Bak Jensen Bioanalytiker Søren Petersen Bioanalytiker Julie Fisker Nielsen Bioanalytiker Majken Simonsen Bioanalytiker Charlotte Lerbech Jensen Sekretær Lene Sørensen Sekretær Louise Dreijer ENHED FOR GENOMISK MEDICIN FORSKNINGSINFRASTRUKTUR Molekylærbiologi MOLEKYLÆR DIAGNOSTIK Hereditær Cancer Microarray Integrative Genomics Endokrinologi NGS Hæmatologi Konfocal Mikroskopi Mikrobiologi GM struktur 4

5 Forskningsinfrastrukturen Bioanalytiker Ewa Futoma Bioanalytiker Stine Østergaard Bioanalytiker Cecilia Håkansson Bioanalytiker Elisabeth Schiefloe Bioanalytiker Susanne Smed Studentermedarbejder Lars Yannik Schøning Studentermedarbejder Damir Sasivarevic Fondslønnede 2013 Post Doc Matthew Marklund (NEYE) Cecilie Nandrup-Bus Kristina Døssing? Studerende Stud. Cand. Scient. Lise Barlebo Ahlborn (fastansat pr. 1/ ) Stud.med. Anders Rehfeld PhD-studerende Ane Yde Steffensen Forskere fra kliniske afdelinger Emilie Nyberg Garnæs, læge (Øre-næse-halskirurgisk og Audiologisk) Søren Bache, læge (Neuroanæstesiologisk Klinik) Igor Ralets (Klinisk Neurofysiologisk Klinik) Majken Sønderholm (CHIP) Maria Rossing, læge (KBA) David H. Jensen, læge (Øre-næse-halskirurgisk og Audiologisk) *Se desuden listen over brugere af NGS og Microarray-sektionerne. Budget Budget Personale Drift Andre indtægter NGS og microarray core- funktion Eksterne donationer Løbende bevillinger Mio. Dkr

6 Patientdiagnostik Genomisk Medicin producerede i analyser fordelt på 96 forskellige genundersøgelser. Den største produktion ligger inden for arvelig bryst og kolorektal cancer, hvor man øgede produktionen med henholdsvis 50% og 100%. Næsten alle undersøgelser foretages nu med NGS teknologi, hvilket har givet en mere rationel drift og mulighed for undersøgelse af flere gener end tidligere. Patientanalyser CMVRES HAMP NYRECAN AIP HFE ORTOGEN AIPD HFE2 P53 APC HFE2D P53D APCD HNPCC PKLR ATP8B1 HNPCCD PMS2 BMPR1A HRPT2 PMS2D BRAF HRPT2D PRSS1 BRCA HYPTHYR PTCH1 BRCA1 HÆMOKRO PTEN BRCA1D IL28B PTEND BRCA2D MCM6 RAD51C BRCAD MELANOD RAD51CD BRYST MELANOM RET BTNL2 MEN1 RETD CARD15 MEN1D SDH CASR MET SDH- D CDH1 MLH1 SDHB CDH1D MLH1D SDHC CDK4 MSH2 SDHD CDKN1B MSH2D SLC40A1 CDKN2A MSH6 SMAD4 CDKN2AD MSH6D STK11 DICER1D MSI STK11D FASE1 MUTYH TFR2 FGF23 MUTYHD THROMB FH- GEN NEUROBB VHL FH- GEND NEUROBL VHLD FLCN NEUROBM WT1 FLCND NEUROBV RNAEWING FÆOKROM NR3C1 RNASYNO GIST NR3C1D RNATRANS Teknologi Next-generation sequencing (NGS) på HighSeq2500 (Illumina) og Miseq (Illumina) DNA Sanger sekventering og MLPA analyse på Applied Biosystems Genetic Analyzer 3730 SNP analyse på Applied Biosystems ViiA7 system SNP array og mrna ekspressions array på Affymetrix microarray platform. Software Data analyseres i programmer som R, CLC workbench (CLC BIO), Ingenuity (Qiagen), Sequence pilot (JSI medical systems), Seqscape (Applied Biosystems), GeneMarker (Softgenetics), Alamut (Interactive Biosoftware), Qlucore (Qlucore), og Partek Genomics suite (Partek). 6

7 Akkreditering og Kvalitetssikring Akkreditering Enheden for Genomisk Medicin er siden 2012 DANAK akkrediteret efter ISO I 2013 var der tilsynsbesøg, hvor DANAK igen godkendte afdelingens standart. Følgende analyser er pt. DANAK akkrediteret: Brystgenpakke (BRCA1/BRCA2/CDH1/PTEN/RAD51C/TP53) Tarmkræft genpakke (MLH1/MSH2/MSH6/PMS2) HFE (hæmokromatose) BRAF GIST (c-kit/pdgfra) KRAS MSI Global CNV analyse (DNA_CytoScan) Kvalitetssikring Afdelingen afholder månedlige kvalitetssikringsmøder, hvor afvigelser, eksterne kontrolprogrammer og laboratoriesammenligninger, samt leverandørvurderinger behandles. Genomisk Medicin har i 2013 deltaget i følgende kontrolprogrammer: EMQN: BRCA, HNPCC, FAP, MEN2, VHL, HFE, EGFR, Microarray_aCGH, DNA Sanger sekventering UKNEQAS: BRAF, GIST (C-Kit/PDGFRA), MSI og NGS_Pilot RFB: KRAS EQUALIS: HFE, MCM6 (laktose intolerans) Derudover har Enheden for Genomsik Medicin deltaget i følgende laboratoriesammenligninger: AIP, TP53 og PTEN Både laboratoriesammenligninger og eksterne kontroludsendelser er forløbet tilfredsstillende i Afvigerapporter, korrigerede og forebyggende handlinger Der har været 14 afvigelser i De fleste sager var forbundet med NGS på Roche platform og MLPA.Alle afvigelser er gennemgået og afsluttet i kvalitetsudvalget. Fem afvigelser omhandlende Roche NGS technologi og prøveombytning blev desuden indberettet som utilsigtede hændelser. Dette har medført at Enheden har ændret DNA oprensnings procedure (DNA oprensningsrobot), og er overgået til Illumina NGS teknologi. 7

8 Brugere af microarray og NGS enhederne Microarray Biologisk Institut, Microbiology (Leise Riber) Bonkolab, RH (Mette Levinsen) BRIC, Engelholm Group (Lars Henning Engelholm) BRIC, Frødin Group (Morten Frødin) BRIC, Helin Group (Kasper Dindler Rasmussen) BRIC, Helin Group (Patrycja Sroczynska) BRIC, Issazadeh-Navikas Group (Yawei Liu) BRIC, Porse Group (Elisabeth Søndergaard) BRIC, Porse Group (Mikkel Bruhn Schuster) BRIC, Porse Group, Finsen Laboratory (Ewa Ohlsson) BRIC, Porse Group, Finsen Laboratory (Johan Jendholm) Dansk Stamcelle center (Jaqueline Ameri) Department of International Health, Immunology and Microbiolog / Panum (Stephanie Geisler Crone) Finsen Center, Radiation Biology, Rigshospitalet (Karina Kristoffersen) Finsen Center, Radiation Biology, Rigshospitalet (Marie Stockhausen) Granulocyte Research lab (Stine Novrup Clemmensen) Helena Elsass Centeret (Henrik Andersen) Hæmatologsik Klinik, Rigshospitalet (Emil Hermansen) Hæmatologiks Klinik, RH (Christen Andersen) Hæmatologisk Klinik, Genomlaboratoriet, RH (Ulrik Ralfkier) Hæmatologisk Klinik, RH (Corinna Cavan Pedersen) Institut for International Sundhed, Immunologi og Mikrobiologi (Jens Peter Holst Lauritsen) Institut for International Sundhed, Immunologi og Mikrobiologi (Niels Ydum) Institut for International Sundhed, Immunologi og Mikrobiologi (Oana Ciofu) Institut for Molekylær Medicin, SDU (Henrik Ditzel) Institut for Neurovidenskab og Farmakologi, Neural Plasticitet Lab (Ander Hay-Schmidt) Institute of Molecular medicine, John Radcliffe hospital, Oxford (Gurman Kaur) ISIM, Eye Research Unit, University of Copenhagen (Tina Jehs) ISIM, PANUM (Marina von Essen/Carsten Geisler) ISIM, PANUM (Martin Kongsbak) ISIM/ University of Copenhagen (Thorbjørn Kresjgaard) ISIM/ University of Copenhagen (Tim Holm Jakobsen) JMC, Børne og Unge klinik., Bonkolab (Kjeld Schmiegelow) Klinisk Mikrobiologisk Afdeling (Helle Krogh Johansen) Laboratory of reproductive biologi, RH (Janni Jeppesen) The Hebrew University-Hadassah Medical School, Yuval-Door Lab (Miri Stolovich-Rain) The Hebrew University-Hadassah Medical School, Yuval-Door Lab (Ronny Helman) Zealand Pharma A/S (Jolanta Skarbaliene) 8

9 Next Generation Sekventering Rigshospitalet, Onkologisk Afd. Fase 1 enheden, (Ulrik Lassen) Rigshospitalet, Onkologisk Afd. Strålebiologisk lab, (Hans Skovgaard og Thomas Urup) Rigshospitalet, Onkologisk Afd. TEAM1 (BRYST) (Bent Ejlertsen) Rigshospitalet, Klinisk Genetisk Klinik, RH (Elsebeth Østergaard og Anne Marie Gerdes) Rigshospitalet, Klinisk Genetisk Klinik, Kennedy Centret (Zayneb Türner og Lusine Nazaryan) Rigshospitalet, Blodbanken (Klaus Rieneck) Rigshospitalet, Granulocyt lab. (Stine Novrup Clemmensen, Corinna C. Pedersen og Jack Cowland) Rigshospitalet, Hæmatologisk Klinik (Eva Leinøe og Lars Kjeldsen, samt Christen Lykkegaard Andersen og Kirsten Grønbæk) Rigshospitalet, Institut for Infammationsforskning (Christian Enevold) Rigshospitalet, Kardiologisk Afd. (Morten Salling Olsen) Rigshospitalet, Klinisk Mikrobiologisk Afd. (Nikolai Kirkby) Rigshospitalet, Infektionshygiejnisk Enhed (Tove Havnhøj Frandsen og Leif Percival Andersen) Rigshospitalet, HovedOrtoCentret, Øre-Næse_Hals og Audiologisk (David H. Nielsen og Christian v. Buchwald) Københavns Universitet, Faculty og Health Science, Department of International Helath, Immunology and Microbiology (Niels Ødum) Roskilde Universitets Center, Department for Science, Systems and Models (Mehmet Coskun og Jesper Troelsen) Herlev Hospital, Gastroenhedens Laboratorium (Mohammad Salem og Ole Haagen) University of Oxford, Weatherall Institute of Molecular Medicine, John Radcliffe Hospital (Calliope Dendrou og Lars Fugger) Enheden havde forventet en nedgang i microarray undersøgelser på grund af overgang til NGS teknologi som i nogle tilfælde kan erstatte arrayundersøgelser. På trods af dette har Microarray Centeret analyseret 665 prøver, sammensat af 603 RNA ekspressions undersøgelser, og 62 copy number analyser med SNP arrays. Heraf indgår 132 arrays i diagnostiks udredning af cancerpatienter. De resterende prøver fordeler sig på ca. 40 forskningsprojekter, hvoraf vi bidrager med bioinformatisk analyse i en stor del af projekterne. 9

10 Publikationer 1. Albrechtsen R, Kveiborg M, Stautz D, Vikesa J, Noer JB, et al ADAM12 redistributes and activates MMP-14, resulting in gelatin degradation, reduced apoptosis and increased tumor growth. In Journal of cell science, pp Bentzen JG, Forman JL, Larsen EC, Pinborg A, Johannsen TH, et al Maternal menopause as a predictor of anti-mullerian hormone level and antral follicle count in daughters during reproductive age. Hum Reprod 28: Berg LB, Milman NT, Friis-Hansen L, Jensen PD, Frund T [Juvenile haemochromatosis caused by a homozygous Gly320Val mutation in the haemojuvelin gene]. Ugeskrift for laeger 175: Binderup ML, Bisgaard ML, Harbud V, Moller HU, Gimsing S, et al Von Hippel-Lindau disease (vhl). National clinical guideline for diagnosis and surveillance in Denmark. 3rd edition. Danish medical journal 60:B Bojesen SE, Pooley KA, Johnatty SE, Beesley J, Michailidou K, et al Multiple independent variants at the TERT locus are associated with telomere length and risks of breast and ovarian cancer. Nature genetics 45:371-84, 84e Borgbo T, Povlsen BB, Andersen CY, Borup R, Humaidan P, Grondahl ML Comparison of gene expression profiles in granulosa and cumulus cells after ovulation induction with either human chorionic gonadotropin or a gonadotropin-releasing hormone agonist trigger. Fertility and sterility 100: Couch FJ, Wang X, McGuffog L, Lee A, Olswold C, et al Genome-wide association study in BRCA1 mutation carriers identifies novel loci associated with breast and ovarian cancer risk. PLoS genetics 9:e Dai N, Christiansen J, Nielsen FC, Avruch J mtor complex 2 phosphorylates IMP1 cotranslationally to promote IGF2 production and the proliferation of mouse embryonic fibroblasts. Genes & development 27: Dinsen S, Baslund B, Klose M, Rasmussen AK, Friis-Hansen L, et al Why glucocorticoid withdrawal may sometimes be as dangerous as the treatment itself. European journal of internal medicine 24: Drost M, Lutzen A, van Hees S, Ferreira D, Calleja F, et al Genetic screens to identify pathogenic gene variants in the common cancer predisposition Lynch syndrome. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 110: Gaudet MM, Kuchenbaecker KB, Vijai J, Klein RJ, Kirchhoff T, et al Identification of a BRCA2- specific modifier locus at 6p24 related to breast cancer risk. PLoS genetics 9:e

11 12. Grondahl ML, Borup R, Vikesa J, Ernst E, Andersen CY, Lykke-Hartmann K The dormant and the fully competent oocyte: comparing the transcriptome of human oocytes from primordial follicles and in metaphase II. Molecular human reproduction 19: Kopp KL, Ralfkiaer U, Gjerdrum LM, Helvad R, Pedersen IH, et al STAT5-mediated expression of oncogenic mir-155 in cutaneous T-cell lymphoma. Cell Cycle 12: Larsen MJ, Kruse TA, Tan Q, Laenkholm AV, Bak M, et al Classifications within molecular subtypes enables identification of BRCA1/BRCA2 mutation carriers by RNA tumor profiling. PloS one 8:e Machado AM, Desler C, Boggild S, Strickertsson JA, Friis-Hansen L, et al Helicobacter pylori infection affects mitochondrial function and DNA repair, thus, mediating genetic instability in gastric cells. Mechanisms of ageing and development 134: Norgaard P, Wright D, Ball S, Newell P, Kirkegaard I, et al Autocorrelation and crosscorrelation between hcgbeta and PAPP-A in repeated sampling during first trimester of pregnancy. Clinical chemistry and laboratory medicine : CCLM / FESCC 51: Ohrt-Nissen S, Dossing KB, Rossing M, Lajer C, Vikesa J, et al Characterization of mirna expression in human degenerative lumbar disks. Connective tissue research 54: Pedersen TX, Madsen M, Junker N, Christoffersen C, Vikesa J, et al Osteopontin deficiency dampens the pro-atherogenic effect of uraemia. Cardiovascular research 98: Permuth-Wey J, Lawrenson K, Shen HC, Velkova A, Tyrer JP, et al Identification and molecular characterization of a new ovarian cancer susceptibility locus at 17q Nature communications 4: Petersen SM, Dandanell M, Rasmussen LJ, Gerdes AM, Krogh LN, et al Functional examination of MLH1, MSH2, and MSH6 intronic mutations identified in Danish colorectal cancer patients. BMC medical genetics 14: Ratzer R, Sondergaard HB, Christensen JR, Bornsen L, Borup R, et al Gene expression analysis of relapsing-remitting, primary progressive and secondary progressive multiple sclerosis. Mult Scler 19: Rehfeld A, Plass M, Krogh A, Friis-Hansen L Alterations in polyadenylation and its implications for endocrine disease. Frontiers in endocrinology 4: Rieneck K, Bak M, Jonson L, Clausen FB, Krog GR, et al Next-generation sequencing: proof of concept for antenatal prediction of the fetal Kell blood group phenotype from cell-free fetal DNA in maternal plasma. Transfusion 53:

12 24. Schuster MB, Frank AK, Bagger FO, Rapin N, Vikesaa J, Porse BT Lack of the p42 form of C/EBPalpha leads to spontaneous immortalization and lineage infidelity of committed myeloid progenitors. Experimental hematology 41: e Southey MC, Park DJ, Nguyen-Dumont T, Campbell I, Thompson E, et al COMPLEXO: identifying the missing heritability of breast cancer via next generation collaboration. Breast cancer research : BCR 15: Strickertsson JA, Desler C, Martin-Bertelsen T, Machado AM, Wadstrom T, et al Enterococcus faecalis infection causes inflammation, intracellular oxphos-independent ROS production, and DNA damage in human gastric cancer cells. PloS one 8:e Versteyhe S, Klaproth B, Borup R, Palsgaard J, Jensen M, et al IGF-I, IGF-II, and Insulin Stimulate Different Gene Expression Responses through Binding to the IGF-I Receptor. Frontiers in endocrinology 4: Walker LC, Whiley PJ, Houdayer C, Hansen TV, Vega A, et al Evaluation of a 5-tier scheme proposed for classification of sequence variants using bioinformatic and splicing assay data: interreviewer variability and promotion of minimum reporting guidelines. Human mutation 34: Listen indeholder kun publikationer hvor GM medarbejdere er hoved- eller medforfattere og har ydet et væsentligt bidrag. For publikationer af brugere hvor GM blot har bidraget med teknisk assistance og apparatur henvises til de enkelte forskeres egne årsopgørelser. Ph.D.-afhandlinger 2013 Jonas Vikeså - Functional characterization of oncofetal RNA binding-imps 2013 Maria Rossing - Molecular classification of follicular thyroid cancer Internationale samarbejder Genomisk Medicin deltager i følgende internationale konsortier: The Consortium of Investigators of Modifiers of BRCA1/2 (CIMBA) Evidence-based Network for the Interpretation of Germline Mutant Alleles (ENIGMA) COMPLEXO Society of Paediaric Oncology European Neuroblastoma Network (SIOPEN) 12

13 Vejen mod molekylær sygdomstaxonomi Tumorheterogenitet og utilstrækkelig klassifikation medfører ofte, at patienter behandles med uvirksom medicin med bivirkninger. Målrettet terapi er derfor et væsentligt udviklingsområde inden for genomsik medicin og moderne onkologi. En af de store udfordringer ved målrettet medicin er at udvælge de patienter, som måtte have gavn af nye målrettede farmaka. Behandlingsfølsomme tumorvarianter er mere udbredt end antaget, og flere forskellige mutationer i målproteinerne er følsomme for stofferne. Tendensen går derfor mod at udvide tumorundersøgelserne for mutationer til et meget større spektrum af cancere, ligesom hver tumor undersøges for mange flere typer af mutationer ultimativt for alle mutationer. I 2013 indførte Fase 1-Enheden på Rigshospitalet et personligt genomisk screeningsprogram Copenhagen Prospective Personalised Oncology (Coppo) og Genomisk Medicin fokuserer på at understøtte projektet med en omfattende molekylær karakteristik af patienternes tumorer. Projektet vil fortsætte i 2014, og blive suppleret med ny microarraybaseret brystkræftdiagnostik og tumorklassifikationer, ligesom vi vil tilbyde hurtigere og mere omfattende diagnostik af arvelige kræftformer. Tumorbiopsi Blodprøve RNA DNA DNA RNA sek. Microarray mrna NGS Exom Cancerpanel Microarray SNP NGS Exom Translokationer Mutationer CNV Klassifikation Mutationer Kopitals variationer Normale varianter Til integrativ cancer analyse anvendes en tumorbiopsi og en blodprøve fra patienten. Fra tumoren isoleres DNA og RNA og fra blodprøven isoleres DNA som anvendes til at bortfiltrere konstitutive genvarianter i tumoren. Mutations- og kopitalsvariationer aflæses fra DNA sekventering og microarray SNP analyse, mens genekspressionsprofilen og tumorspecifikke translokationer kortlægges fra RNA microarrays og RNA Seq. Samlet kan man angive hvilken tumor der er tale om og hvorvidt tumoren besidder mutationer, som er forbundet med følsomhed for et bestemt kemoterapeutikum. 13