Hoe staat het met het onderzoek naar het menselijk genoom?

Het menselijk DNA is opgebouwd uit ruim 3 miljard baseparen (de DNA-bouwstenen A,C,G en T), die achter elkaar gerangschikt zijn in een dubbele spiraal van ongeveer twee meter lengte, die in de kern van iedere lichaamscel ligt opgeslagen. Het genetische materiaal van de mens is verdeeld over 23 chromosomenparen. Elk chromosoom bevat een groter of kleiner aantal genen, dat de code bevat voor de aanmaak van de talloze eiwitten waaruit het menselijk lichaam is opgebouwd. Het geheel van erfelijke informatie in een cel wordt het genoom genoemd.

Foto 1.  Dr. Graig Venter

Foto 1. Dr. Graig Venter

De Amerikaanse moleculair bioloog en zakenman Craig Venter (Foto 1) wil de grootste database ter wereld aanmaken van menselijke genooms. Nu is de database qua aantal personen nog beperkt, maar Venter weet dat er voor zijn doel veel meer nodig zijn. Hij zegt:
“We hebben 10.000 genooms , geen 100, nodig om het verband tussen genetica, ziekte en gezondheid te kunnen begrijpen. Men denkt vaak dat het genoom van elk mens hetzelfde is, maar ieder genoom is uniek en ook anders dan dat van je vader of moeder. Voor elk gen in het genoom, krijg je vaak een andere versie van dat gen van je vader en een andere versie van je moeder. We moeten deze relaties in een zeer groot aantal mensen bestuderen. Bij het onderzoek gaat het over individuen. Het gaat over wat er specifiek is voor jou, niet voor je broers en zussen, niet voor je ouders – ieder van ons is volstrekt uniek. We zullen die uniciteit steeds meer zien door dieper naar de genetische code te boren”.
Uw genoom bevat de instructies voor de bouw van uw lichaam. Door het genoom te sequencen worden alle onderdelen als het ware uitgeplozen, maar dat betekent nog niet dat ook bekend is hoe ze met elkaar samenwerken. Je zou het kunnen vergelijken met een magazijn waarin alle honderdduizend onderdelen van een modern passagiersvliegtuig liggen opgeslagen. Je zult dan ook nog moeten weten hoe die allemaal tot een vliegtuig moeten worden gemonteerd om effectief met elkaar samen te werken. Venter zegt: “Elk menselijk genoom is verschillend en het begrijpen van deze verschillen is uiterst belangrijk als we willen begrijpen wat genooms betekenen voor onze gezondheid en het welzijn.”
Venter begon zijn onderzoek van het genoom in 1992. In 1995 publiceerde Venter de eerste complete genoomsequence van een organisme, de bacterie Haemophilus influenzae. Daarna richtte hij zich met zijn onderzoek op de mens, maar het zou volgens de onderzoekers van andere laboratoria nog tientallen jaren duren om alleen al de zes miljard letters van het genoom van een persoon te kunnen ontcijferen. Dat duurde Venter te lang en hij beweerde dat zijn bedrijf HLI dat in veel kortere tijd zou kunnen. Daarmee joeg hij veel wetenschappers tegen zich in het harnas, die vonden hem maar een eigenwijze kwast, maar zij moeten nu toegeven dat hij zijn bewering inderdaad heeft waargemaakt. Hij deed dit niet alleen, maar verzamelde veel deskundigen op allerlei gebied rondom zich. Venter richtte HLI op samen met stamcellen pionier Robert Hariri en technologie ondernemer Peter Diamandis, oprichter van de XPRIZE Foundation. Hij stelde zichzelf niet alleen beschikbaar voor de proef, maar zorgde er ook voor dat er meerdere proefpersonen konden worden onderzocht zodat ze de genooms konden vergelijken. Rond de eeuwwisseling, tijdens een ceremonie op het Witte Huis waarbij president Clinton en UK prime minister Tony Blair aanwezig waren, onthulde Venter zijn eerste kaart van het menselijk genoom, een mozaïek van het DNA van drie vrouwen en twee mannen.

Foto 2.  Dr. Graig Venter (links) in het lab met de sequencers.

Foto 2. Dr. Graig Venter (links) in het lab met de sequencers.

In zijn streven om van HLI de grootste door mensen sequencing-operatie in de wereld te maken, heeft Venter 24 uiterst moderne HiSeq X sequencers van Illumina gekocht, dat op minder dan een mijl afstand is gelegen, waardoor hij hun grootste klant werd. De Illumina machines produceren het equivalent van DNA tweets, zegt Biggs, het hoofd van Genomic Sequencing. Ze lezen 150 letters van de code tegelijk. Om ook veel langere sequenties van 17.000 letters te kunnen lezen, heeft HLI ook twee DNA sequencers van Pacific Biosciences, die bijvoorbeeld kunnen helpen met veel repeterende stukken DNA code. Maar terwijl de laatste samen één menselijk genoom kunnen aanpakken in ongeveer een maand, kan elke Illumina sequencer 16 menselijke genomen in hetzelfde bereik in slechts drie dagen aanpakken. Elke week, pompen deze machines terabytes aan gegevens in de cloud. “Deze omvang betekent echt wel iets”, zegt Biggs.
HLI zal soms een slimme snelkoppeling maken, door niet alle 6 miljard letters van de code van een persoon te sequencen, maar alleen de 1 á 2 procent die bijna alle genen omvat. Dit kost de klant slechts 250 dollar. “Degenen die beweren dat de genoomwetenschap alleen ten goede komt aan de rijken, zegt Venter, ventileren alleen maar onzin”.
Venter zegt dat hun bevindingen zijn statische weergave van het genoom hebben veranderd. Zo is hij in staat geweest om zijn eigen in 2006 weergegeven genoom te vergelijken met dat van nu, met behulp van drie verschillende sequencing technologieën. “Een van de bevindingen die mij en de rest van de wereld 15 jaar geleden zou hebben geschokt is dat ons genoom voortdurend verandert ,” zegt hij. “We kunnen relatief nauwkeurig de leeftijd van uw genoomsequentie voorspellen, of op zijn minst de leeftijd waarop het monster is genomen.”
Op dit moment weten we minder dan 1 procent van het genoom in termen van hoe we het echt moeten interpreteren,” verklaart Venter. “Maar ondanks dat, is het zeer waardevol wegens de mogelijkheid om een begin met deze nieuwe preventieve geneeskunde te maken, omdat deze informatie mensen kan helpen inzicht te krijgen in hun eigen risico voor de gezondheid en hopelijk een hoop levens kan besparen.”
Het ‘echte’ werk voor medische onderzoekers begint nu eigenlijk pas: bepalen wat de functie van al die genen is, afzonderlijk dan wel in combinatie met elkaar.
Er blijft dus nog veel te ontdekken over de gecompliceerdheid van het menselijk genoom. Ja, ”er is niet een menselijk genoom” merkt de geneticus Christopher Wills op, “er zijn er ruim zeven miljard van, één voor nagenoeg elk menselijk wezen op de planeet.”
Bron: https://mosaicscience.com/story/craig-venter-genomics-personalised-medicine

graig-venter

Video
Dit jaar op 11 mei gaf Graig Venter een voordracht over de recente ontwikkelingen met een inschatting van hoe ontdekkingen van het genoom in de toekomst van invloed kunnen zijn op medicijnen voor ziekten zoals kanker. Hij gaf deze voordracht ter gelegenheid van het Science Museum Director’s jaarlijkse diner. Wel jammer dat bij deze video niet tevens alle op het scherm getoonde dia’s in het beeld zijn opgenomen. Maar ik vond de voordracht, die 36 minuten duurt, desondanks heel interessant.
https://www.youtube.com/watch?v=mqeWGhO5gVM

Advertenties

Over gervanpoelgeest

gepensioneerd constructeur, natuurliefhebber
Video | Dit bericht werd geplaatst in DNA, Medische info, Menselijk lichaam, Wetenschap en getagged met , , , , , , . Maak dit favoriet permalink.