Als je dacht dat het menselijk genoom in zijn geheel al in 2000 was uitgelezen, dan heb je het mis. Het ging om een ruwe schets. Er zijn nog steeds grote stukken in het DNA waarvan de precieze basevolgorde onbekend is. Nu hebben onderzoekers naar eigen zeggen voor het eerst de volledige sequentie van het menselijke X-chromosoom uitgelezen, dat bestaat uit zo’n 153 miljoen baseparen (DNA-letters, maar dan gepaard). Van telomeer (het beschermende (?) uiteinde van een chromosoom) tot telomeer, zogezegd. Daarbij gebruikten de onderzoekers drie sequentietechnieken, waaronder de nanoporietechniek.
Herhaalde DNA-sequenties zijn in het menselijk DNA heel gewoon en daar hebben de meeste uitleestechnieken grote problemen mee. Die slaan er maar een slag naar. “Die herhaalrijke sequenties waren eens gedoemd als onachterhaalbaar”, zegt Karen Miga van het genoominstituut van de universiteit in Californië in Santa Cruz. “We hebben nu een grote sprong gemaakt in de sequentie(=uitlees; as)technologie. Met de nanoporietechniek krijgen we sequenties van honderdduizenden baseparen die die hele herhaalzone omvatten.”
Volgens Miga zijn sommige van die repetitieve gebieden de rijkste wat betreft de variatie in het menselijk genoom. “We hebben een hoop informatie gemist dat belangrijk zou kunnen zijn voor het begrip van de menselijke biologie en ziektes.”

Miga heeft samen met Adam Phillippy van het genoominstituut NHGRI een Telomere-to-Telomereconsortium (T2T) opgericht om het hele menselijke genoom helemaal (maar dan ook helemaal) van A tot Z uit te lezen. Voor hun werk gebruikten Miga en de haren naast de nanoporietechniek (de MinION-uitlezer van Oxford Nanopore Technologies), waarbij het genoom base voor base door nanoporiën wordt getrokken en uitgelezen, ook uitleessystemen van PacBio en Illumina en optische kaarten van BioNano Genomics.

Hiaten

Ondanks al die techniek zaten er nog verschillende hiaten in de X-chromosoomsequentie. Die ontbrekende stukken hebben ze ‘handmatig’ ingevuld. Twee hiaten werden ingevuld door de nanoporietechniek. Het andere ‘gat’ zat in het centromeer, een deel van het chromosoom dat berucht is om zijn uitleesproblemen met herhalingen.
In het X-chromosoom bevat het centromeer een gebied met ontzetten veel herhalingen, dat zo’n 3,1 baseparen lang is. Ook dat probleem hebben de onderzoekers opgelost. Miga: “Voor mij is zoiets waanzinnig. We kunnen nou die herhaalgebieden uitlezen die uit miljoenen basen bestaan. Dat was tot nu toe onmogelijk.”
De volgende stap was nu nog de puntjes op de i te zetten om er zeker van te zijn dat het chromosoom ook van telomeer tot telomeer en base voor base is uitgelezen.

Met de nanoporietechniek kun je niet alleen uiterst lastig uit te lezen ‘herhaalgebieden’ de baas, maar kun je ook zien welke basen zijn veranderd door methylering die van belang is voor de genactiviteit. Door die methylering in kaart te brengen op het X-chromosoom konden de onderzoekers vroeger onderzoek bevestigen. Ook zagen ze bepaalde methyleringspatronen in het centromeer.
Op naar het volgende chromosoom: Miga: “Het is een open consortium dus in vele opzichten is dit een gemeenschapsproject waar veel mensen een bijdrage aan leveren.”

Bron: phys.org