Allereerste Vlaamse genomen ontrafeld

VIB-wetenschappers verbonden aan de K.U.Leuven en de Universiteit Antwerpen hebben voor het eerst het volledige DNA van een aantal Vlamingen in kaart gebracht. Dat gebeurde tijdens de ontwikkeling van een techniek om beter zicht te krijgen op de variaties in het DNA tussen verschillende personen of tussen cellen van dezelfde persoon. Daarnaast laat de techniek toe om deze verschillen te onderscheiden van fouten gemaakt tijdens het aflezen van de genomen.

Ondanks de geavanceerde genoomtechnologieën blijft het een grote uitdaging om kleine variaties in het erfelijk materiaal (DNA) tussen individuen met zekerheid te identificeren. VIB-wetenschappers verbonden aan de K.U.Leuven en de Universiteit Antwerpen hebben een methode op punt gesteld die toelaat met grote zekerheid genetische variaties in het DNA op te sporen waarbij de kans op onechte verschillen - te wijten aan de gebruikte technologie - drastisch kleiner wordt. Het tijdschrift Nature Biotechnology pakt uit met de resultaten.

Optimale herkenning van “echte” genetische verschillen

Joke Reumers uit de onderzoeksgroep van Diether Lambrechts (VIB-K.U.Leuven) en Peter De Rijk uit de groep van Jurgen Del-Favero (VIB-Universiteit Antwerpen) hebben een strategie en bijhorende software ontwikkeld om genetische verschillen tussen twee of meerdere genomen snel te vinden. Daarnaast laat de techniek toe om deze verschillen te kunnen onderscheiden van fouten gemaakt tijdens het aflezen van de genomen.

De methode werd vervolgens toegepast in twee studies, waarin de eerste Vlaamse genomen ooit werden onderzocht.

Allereerst konden de minimale genetische verschillen tussen eeneiige tweelingen in hun volledige genomen worden gekarakteriseerd. Vervolgens werd de methode toegepast op de genomen van de tumor en het normale weefsel van een patiënt met eierstokkanker. De onderzoekers konden daarbij de mutaties opsporen die verantwoordelijk waren voor de tumorontwikkeling.

Genetische verschillen tussen mensen opsporen

Hoewel de technologie om menselijke genomen te “lezen” al erg ver staat, neemt dit niet weg dat het vinden van de specifieke verschillen tussen twee menselijke genomen een grote uitdaging blijft. Het menselijk genoom bestaat uit 3 miljard “basen”, waarvan er gemiddeld zo’n 3 miljoen verschillen met het zogenaamde referentiegenoom. Tussen twee gelijkaardige genomen, bijvoorbeeld tussen twee verwanten of tussen een tumor en de normale cellen van de kankerpatiënt, ligt dit aantal nog veel lager, in de orde van tien- of duizendtallen. Dit is in dezelfde grootteorde als het aantal fouten dat wordt gemaakt bij het lezen van de genomen, waardoor het erg moeilijk is om de “echte” verschillen van de fouten te onderscheiden.

Ter vergelijking, als je het menselijk genoom in boekvorm zou gieten, spreken we over 700 boeken van 1000 pagina’s elk. Het is onbegonnen werk om deze boeken manueel na te kijken. Daarom dat de ontwikkeling van een snelle methode om de genetische verschillen tussen twee personen automatisch, efficiënt en accuraat terug te vinden van cruciaal belang is.

Evolutie genomics

In juni 2000 presenteerden Craig Venter van Celera en Francis Collins van het Human Genome Project naast elkaar en in aanwezigheid van toenmalig president Bill Clinton een eerste versie van het menselijke genoom. Verdere verfijningen volgden in 2001 en 2004, leidend tot het eerste menselijk referentiegenoom. Alle mensen verschillen een beetje van dit referentiegenoom en het zijn net deze verschillen die mede de gevoeligheid van een persoon voor bijvoorbeeld kanker, hart- en vaatziekten, mentale ontwikkelingsstoornissen, maar ook voor specifieke medicatie bepalen. In de loop van de jaren is deze technologie verder geëvolueerd en zo is het nu mogelijk om een individueel genoom op enkele dagen tijd in kaart te brengen.

Iedereen kan hier met vragen omtrent dit en ander medisch gericht onderzoek terecht: patienteninfo@vib.be.

Het onderzoek verschijnt in het toonaangevende tijdschrift Nature Biotechnology (Reumers et al., Optimized filtering reduces the error rate in detecting genomic variants by short-read sequencing).

Onderzoek

DNA-onderzoek naar de oorsprong van kanker en van cardiovasculaire aandoeningen - Diether Lambrechts (K.U.Leuven)
Genetische factoren bij schizofrenie - Jurgen Del-Favero (Universiteit Antwerpen)

Bron: Campuskrant K.U.Leuven