Een internationaal team van onderzoekers onder leiding van KU Leuven-professor Peter Claes is er voor het eerst in geslaagd de grote variatie in menselijke schedelen gelaatsvorm genetisch te verklaren en vervolgens te bepalen welke genen hiervan een belangrijke rol spelen bij het risico op craniosynostose, een aandoening waarbij de breuklijnen in de schedel van jonge kinderen te snel dichtgroeien waardoor de schedel niet kan uitzetten naarmate de hersenen ontwikkelen en groeien in de eerste twee levensjaren. De resultaten van dit onderzoek werden gepubliceerd in Nature Communications.
Wanneer baby’s worden geboren is hun schedel nog niet volledig dicht gegroeid. Elastisch kraakbeen in de breuklijnen zorgt ervoor dat, naarmate de hersenen verder ontwikkelen en groeien tijdens de eerste twee levensjaren, de schedel mee kan uitzetten. Toch zijn er jaarlijks in België zo’n 50 kinderen waarbij deze breuklijnen te snel dichtgroeien, een aandoening die craniosynostose wordt genoemd. Als hun hersenen groeien, kunnen bepaalde delen van de schedel niet mee uitzetten met vervormingen van de schedel en in het gelaat tot gevolg.
"Chirurgie is voor deze kinderen de enige oplossing. Gespecialiseerde artsen slagen er gelukkig in de schedel en gelaat goed te reconstrueren maar dit proces is zeer invasief voor deze jonge kinderen", aldus professor beeldverwerking in genetica Peter Claes van KU Leuven. "Door meer inzicht te verwerven in de genetica van hersen-, schedelen gelaatsontwikkeling, kunnen we craniosynostose beter begrijpen. Het beter kennen van de onderliggende ontwikkelingsprocessen, kan een eerste stap zijn richting preventie zoals de ontwikkeling van preventieve geneesmiddelen of verandering van omgevingsfactoren."
Grote studie voor wereldwijde conclusies
Deze studie maakte gebruik van een grote dataset met 3D-MRI-beelden van bijna 7.000 kinderen en adolescenten en vergeleek de variatie in schedelen gelaatsvorm met hun DNA om te identificeren welke genen meespelen in de processen van schedelen gelaatsontwikkeling. "In tegenstelling tot andere studies, beperkten we ons niet tot een Europese bevolkingsgroep. Daardoor zijn onze bevindingen minder bevooroordeeld en zijn onze conclusies wereldwijd breder toepasbaar", zegt doctoraatsonderzoeker Seppe Goovaerts.
Overlap tussen ontwikkeling schedel, gelaat en hersenen
Uit deze studie, gepubliceerd in Nature Communications, blijkt dat er een grote overlap is tussen de genen die een belangrijke rol spelen in de groei en ontwikkeling van zowel de schedel en het gelaat als de hersenen. "Toch zien we er allemaal anders uit dus ondanks het feit dat dezelfde genen de processen beïnvloeden, zorgen minimale genetische verschillen voor een grote variatie in uiterlijk en vorm", zegt Goovaerts. "Bovendien merkten we een grote overlap tussen deze genen en de mutaties gevonden bij personen met craniosynostose. Al deze processen zijn dus met elkaar verbonden."
Advies voor chirurgen
"Doordat we in onze studie de variatie in schedelvorm in kaart hebben gebracht, zouden we chirurgen ook kunnen adviseren bij de de behandeling van patiënten", legt Claes uit. "We kunnen dan simuleren hoe de schedel er had uit gezien als de breuklijnen niet zouden zijn dicht gegroeid. Chirurgen kunnen deze beelden vervolgens gebruiken tijdens de operaties om de schedel en gelaat zo waarheidsgetrouw mogelijk te reconstrueren. Bovendien kunnen we de gereconstrueerde schedelen gelaatsvorm toetsen aan ons model van vormvariatie en daardoor objectieve feedback geven over het resultaat."
- De studie Joint multi-ancestry and admixed GWAS reveals the complex genetics behind human cranial vault shape door Goovaerts et al. werd gepubliceerd in Nature Communications (doi 10.1038/s41467’023 -43237-8).
- Dit onderzoek was mogelijk dankzij de steun van KU Leuven, Fonds Wetenschappelijk Onderzoek en het Vlaams Supercomputer Centrum.
