Zo’n 15 jaar geleden werd het hele menselijke genoom ruwweg in kaart gebracht. Nu hebben we het, dachten we. Nu hoeven we alleen nog maar te weten welke genen met welke ziektes verbonden zijn en we roeien erfelijke aandoeningen radicaal uit. Ach, welk simplisme. Dat hele ‘levensscript’ dat in ons DNA zou zijn vastgelegd zit iets ingewikkelder in elkaar. Er bestaat nog zoiets als een epigenoom, een laag ‘boven’ het moleculaire domein van het erfmolecuul, waarin vastgelegd is welke genen wel en welke niet actief zijn. Dat epigenoom is minstens zo belangrijk als het genoom en onderzoekers hebben zich verbonden in een epigenoom-consortium om die ’tweede laag’ in kaart te brengen. De eerste ruwe opzet is nu klaar en heeft geleid tot een twintigtal artikelen in Nature.
Alle cellen bevatten, zo is nog steeds de opvatting, hetzelfde DNA, maar de vele tientallen verschillende cellen doen heel verschillende dingen. Dat is vastgelegd in het epigenoom. Methylgroepen kunnen genen blokkeren, maar ook de vouwing van het immense DNA-molecuul (uitgerekt zou dat wel twee meter lang zijn) maakt dat sommige delen van het DNA niet of nauwelijks toegankelijk zijn. Bepaalde eiwitten, histonen, die DNA inpakken, hebben eveneens invloed op de genactiviteit.
Dat is allemaal al langer bekend, maar tot nu toe had zich nog niemand gewaagd een beeld te schetsen van dat zogeheten epigenoom. Daar is nu dus een begin mee gemaakt. Voor het project analyseerden de onderzoekers het epigenoom van 111 verschillende celtypen en weefsels, waaronder cellen van volwassen mensen, van embryo’s en van uit een bevruchte eicel ontstane stamcellen. Op deze wijze probeerden de onderzoekers te ontdekken hoe de ontwikkelingsgeschiedenis en de herkomst van de cellen uitwerken op het epigenoom. “Die 111 referentiekaarten van het epigenoom leveren in principe een ‘woordenschat’ die ons helpt de DNA-segmenten in verschillende cel- en weefseltypen te ontcijferen”, stelt Bing Ren van de universiteit van Californië in San Diego. “Deze kaarten zijn als kiekjes van het menselijk genoom in actie.”
Al dat speurwerk leverde in ieder geval het inzicht op dat de herkomst en de ontwikkelingsstaat van cellen een grote rol in het epigenoom spelen. Dat leidt er toe dat zelfs cellen in eenzelfde weefsel of orgaan een ander epigenoom hebben. Zo lijken bloedvormende stamcellen in het beenmerg nog maar weinig op rijpe bloedcellen, maar vertonen ze wel veel overeenkomst met embryonale stamcellen. Epitheelcellen uit het klierweefsel van de vrouwelijke borst vertonen meer overeenkomst met huidcellen dan met de andere cellen in de borst. Op grond van die overeenkomsten hebben de onderzoekers een soort stamboom van cellijnen samengesteld.
Het onderzoeksproject laat ook zien hoe het epigenoom van kinderen zich onderscheidt van hun ouders. Elk kind erft het DNA van zijn ouders, maar hun genen worden dan weer zoals bij de vader dan weer als bij de moeder afgelezen. Wij vinden dat normaal: een kind erft dit van haar vader en dat is weer typisch iets van moederskant, wordt dan gezegd. “30% van onze genen wordt in de weefsels anders afgelezen, afhankelijk van welke ouder ze die hebben gekregen”, zegt Ren.
Het project schijnt ook nuttige informatie opgeleverd te hebben over de ontwikkeling van kanker. Zo vonden Shaemil Sunyaev en collega’s van het vrouwenziekenhuis in Boston, onderdeel van Harvard, dat de verpakking van DNA ‘verraadt’ uit welke cellen de kankercellen zijn ontstaan. Dat is nuttige informatie. Soms, in 2 tot 5% van de gevallen, worden bij patiënten uitzaaiingen gevonden, maar blijft het primaire gezwel onvindbaar. Ren denkt dat het epigenoom-project zo’n beetje alle terreinen van de zoogdierbiologie kan helpen bij het zoeken naar afdoende behandelingen tegen allerlei ziektes. Bij wijze van uitzondering zijn de 20 artikelen in Nature vrij toegankelijk.
Bron: bdw