Genoom van de mens is eindelijk compleet (en dat brengt meteen verrassingen aan het licht)

Eindelijk is het gelukt het genetische bouwplan van een mens tot op de laatste letter in kaart te brengen. Een monumentale stap, die nu al verrassingen aan het licht brengt: in het niemandsland van ons DNA blijken tientallen genen die niemand nog kende verstopt te zitten.

Stelt u zich voor: álle letters die in deze krant werden opgeschreven, en dat sinds 1993. Dat ongeveer is de enorme omvang van het menselijk ‘genoom’, het complete, in chemische taal opgeschreven bouwplan van een mens dat we meedragen in onze cellen. En nu, 21 jaar nadat wetenschappers voor het eerst een ruwe versie ervan presenteerden, is het eindelijk gelukt het genoom van één mens tot in de kleinste, moeilijkste hoekjes uit te lezen.

Pogingen om het complete DNA van de mens te lezen, liepen altijd vast in de ‘woestijnen’ van het genoom: plekken, waar het DNA vervalt in eindeloze herhalingen, waardoor bestaande afleestechnieken er hopeloos verdwalen. Zo’n 8 procent van het bouwplan van de mens bleef zo onleesbaar.

Maar door een hele reeks nieuwere technieken te combineren, lukt het nu voor het eerst wél om die nog onontgonnen stukken te verkennen, schrijft een honderdkoppig Amerikaans-Europees onderzoeksconsortium, in een speciale editie van vakblad Science. Dat is “indrukwekkend”, en “ongelooflijk belangrijk”, reageert desgevraagd Bas van Steensel, onderzoeker bij het Nederlands Kanker Instituut en hoogleraar chromosoombiologie in Rotterdam. “Vergelijk het met de tijd van de grote ontdekkingsreizen. Als je de aardbol wilt exploreren, heb je ook een goede kaart nodig. De laatste witte plekken van die wereldkaart zijn nu ingevuld.”

Genetisch defect

De mens wiens erfelijke eigenschappen het consortium tot de laatste letter uitploos, is bizar genoeg nooit geboren. Het gaat om het DNA van een meisje met een zeer zeldzaam genetisch defect waardoor haar moeder al vroeg een miskraam kreeg – maar dat haar DNA wél ideaal maakte voor het aflezen ervan.

Minpuntje: omdat meisjes geen Y-chromosoom hebben, het DNA-pakket dat mannelijke eigenschappen definieert, ontbreekt in het complete bouwplan van de mens het hoofdstuk ‘man’ nu volledig. Genetici denken dat met lapwerk op te lossen, door voor het Y-chromosoom zo lang terug te vallen op eerdere, onvolledige DNA-kaarten van de mens.

Wetenschappers zullen de nieuwe staalkaart naar verwachting gebruiken om beter uit te vogelen waarom bepaalde ziektes de ene familie of bevolkingsgroep wel, maar de andere niet treffen. Ook biedt de kaart mogelijk zicht op nieuwe, beter op patiënten afgestemde medicijnen. Ken het genoom, en je kunt ook in detail opzoeken welk genetisch radertje kapot is, en met welk molecuul je dat zou kunnen repareren.

Werkelijk alles is groots en overweldigend aan de nieuwe genetische routekaart. Zo blijken we te beschikken over 63.494 genen – stukken DNA die iets ‘doen’ – waarvan er 19.969 de bouwinstructies bevatten voor eiwitten, de werkzame onderdelen van een cel. Liefst 79 daarvan zijn nieuw voor de wetenschap. “Wonderbaarlijk”, vindt Van Steensel dat. “Je hakt een stuk ondoordringbare jungle weg, en opeens vind je open plekken waar nog genen verstopt zitten.”

Nieuwe inzichten

Van Steensel verwacht dat de complete stafkaart van de mens “allerlei nieuwe inzichten” gaat voortbrengen. Veel van de onleesbare stukken DNA zitten immers op plekken waarvan biologen weten dat ze belangrijk zijn, zoals in gebieden waar nieuwe genen zich ontwikkelen, en in de zogeheten ‘centromeren’, DNA-stukken die een hoofdrol spelen bij de celdeling.

“Het zit daar barstensvol herhalingen, volstrekt ondoordringbaar”, schetst Van Steensel. “Terwijl dit wel de plek is waar de kabeltjes worden aangehaakt om chromosomen uit elkaar te trekken tijdens de celdeling. Een enorm belangrijk proces, dat ook best vaak fout gaat, bijvoorbeeld bij kanker.”

Een ander die daarvan opveert is hoogleraar biologische psychologie Dorret Boomsma (VU Amsterdam). In september deed haar groep, onder leiding van Jenny van Dongen, een opmerkelijke ontdekking: eencellige tweelingen hebben uitgerekend nabij de mysterieuze centromeren chemische ‘plakkertjes’ op hun DNA, een teken dat het DNA er anders staat afgesteld.

“Een waanzinnig duidelijke signatuur”, zegt Boomsma, die misschien licht kan werpen op de vraag hoe eeneiige tweelingen ontstaan. “En het zijn precies die regionen die nu zijn ingevuld. Voor ons werk heeft deze eindelijk complete genoomkaart mogelijk meteen betekenis.”

De volgende stap, denkt Van Steensel, is om de nieuwe technieken op meer mensen toe te passen. “Nog tien, twintig van dit soort genomen erbij, en je krijgt een beeld waar de verschillen zitten.” Dat kan weer zicht bieden op wat normaal is en wat ‘afwijkend’, en waarin mensen sowieso van elkaar verschillen.

Grotere snippers

Tot dusver las men het menselijk genoom in de regel uit door het in mootjes van honderden letters lang te hakken, de afzonderlijke stukjes te lezen en ze vervolgens aan elkaar te puzzelen door te kijken waar ze overlappen. Alsof men alle afleveringen van De Morgen sinds 1993 verknipt, en daarna weer aan elkaar puzzelt.

In werkelijkheid bevat de ‘krant’ van het leven echter ook edities met steeds dezelfde zin erin, eindeloos herhaald, met slechts af en toe een subtiele verandering. Met de puzzelmethode is dat niet meer op volgorde te leggen: de snippers lijken te veel op elkaar.

Met de nieuwere technieken kan men echter ook langere slierten DNA aflezen – grotere snippers – van zelfs meer dan honderdduizend letters lang. Genoeg om greep te krijgen op de herhalende stukken.

In werkelijkheid bestaat het DNA overigens niet uit letters, maar uit chemische groepen genaamd ‘nucleobasen’, die chemisch aan elkaar zitten geplakt in eindeloos lange, om elkaar heen wentelende slierten: de iconische dubbele helix van het DNA. Ieder mens heeft in de kern van al zijn cellen een exemplaar van dat volledige bouwplan, opgevouwen rond chemische klosjes.