De eerste DNA-bibliotheek

Kammenga bestudeert de worm Caenorhabditis elegans. Met de DNA-bieb kunnen onderzoekers volautomatisch genen aan eigenschappen koppelen en de resultaten van meerdere genetische experimenten combineren. Zijn collega Basten Snoek tovert een lijnenspel op zijn beeldscherm. De pieken tonen DNA-gebieden die betrokken zijn bij de regulatie van genexpressie en bepaalde eigenschappen van C. elegans, het best onderzochte wormpje ter wereld. Samen met Zwitserse, Engelse en Nederlandse collega’s hebben de Wageningers twee sterk uiteenlopende genotypen van de worm gekruist en duizend verschillende nakomelingen gemaakt, waarvan inmiddels 200 genetisch in kaart zijn gebracht. Ze hebben allerlei verbanden tussen stukjes DNA en eigenschappen gevonden. Deze QTL’s (Quantitative Trait Loci) vormen de basis van het lijnenspel op het scherm van Snoek. Het vinden van dat soort verbanden is niet nieuw, net zo min als het delen van genetische informatie in enorme databases, zegt Kammenga. Maar altijd moesten onderzoekers die genetische data van collega’s kopiëren en interpreteren om verbanden te kunnen leggen. Het nieuwe analyseplatform WormQTL doet dat volautomatisch. Met dank aan de Groningse bio-informatici Morris Swertz en Joeri van der Velde, die de gebruiksvriendelijke schil rond de database bouwden. ‘De data is nu makkelijk toegankelijk voor iedereen. En we kunnen de resultaten uit meerdere experimenten nu gebruiken om verbanden te leggen tussen genen en eigenschappen’, stelt Snoek. Van het nietige wormpje C. elegans is al heel veel bekend. Het is een modeldier voor biomedisch onderzoek. Het genoom is al in 1998 in kaart gebracht, waarna bleek dat ruim 80% van de genen een menselijke evenknie heeft. De één-op-één verbanden tussen genen en eigenschappen zijn bekend. ‘Maar dan hebben we het over één genotype van C. elegans’ , zegt Kammenga. ‘We weten nog heel weinig over de natuurlijke variatie van de worm.’ Drie jaar geleden formuleerde hij met acht andere Europese onderzoeksgroepen de EU-projecten PANACEA en GRAPPLE om die variatie te bepalen. De genetische bibliotheek is een van de resultaten van deze programma’s. De Wageningers hebben de natuurlijke variatie nodig om de genetische basis van complexe eigenschappen bij de mens te doorgronden, zoals de ontwikkeling van kanker of veroudering. Die worden door een netwerk van genen aangestuurd. Door heel gericht stukjes DNA van verschillende wormen in het genoom te plaatsen en genen aan en uit te zetten, hopen de onderzoekers de relatieve bijdrage van de genen aan deze complexe eigenschappen te vinden. Ook moet de interactie tussen genen – of ze elkaar versterken of verzwakken – zo duidelijk worden. ‘We forceren het genoom en maken ook heel ongunstige DNA-combinaties om zo de architectuur van het genoom te achterhalen’, zegt Kammenga. ‘Daar kom je bij DNA-onderzoek bij de mens lastig achter, want dat zijn allemaal uitgebalanceerde genomen.’ De onderzoekers die verbanden vinden tussen genen en eigenschappen, analyseren doorgaans maar een beperkt deel van de data voor hun publicatie, zegt Kammenga. Veel data komt tot dusverre in databases terecht, zonder dat iemand ze analyseert. ‘Die data komt nu beschikbaar voor de andere onderzoekers, waarbij alles is terug te voeren naar de originele meting, naam van de onderzoeker en het lab.’