Onderzoekers van een internationaal consortium, waaronder het UMC Utrecht, hebben een grote stap gezet in het beter begrijpen van het menselijk DNA. Van 250 Nederlandse families zijn alle variaties in hun DNA in kaart gebracht. Hierdoor hebben onderzoekers weer een stuk van de “donkere materie”, het grote onbekende, van het menselijk genoom weten uit te pluizen. Onderzoekers kunnen zo variaties in het DNA beter bestuderen en de resultaten gebruiken om genetische ziektes beter te begrijpen. Het onderzoek is gepubliceerd in Nature Communications.

Onze kennis van het menselijk DNA mag dan omvangrijk zijn, nog lang niet alles is bekend. Wanneer we bijvoorbeeld willen weten welke veranderingen in ons DNA verantwoordelijk zijn voor een bepaalde ziekte, dan blijken we vaak onvoldoende informatie te hebben. Dit komt doordat het DNA van geen twee personen exact gelijk is. Kennis over dergelijke verschillen kan ons daarom veel vertellen over specifieke gezondheidsrisico’s, en is een eerste stap in de richting van gepersonaliseerde medische zorg. Veel kleine variaties in het genoom (het geheel van genetische informatie in de cel) zijn al gedocumenteerd. Ondanks dat al langer bekend is dat grotere structurele variaties een belangrijke rol spelen bij erfelijke ziektes zijn deze lastiger te detecteren en daardoor in veel mindere mate bestudeerd.

DNA van 250 gezonde Nederlandse families

Door het DNA van 250 gezonde Nederlandse families te vergelijken met een referentie DNA-database, wisten de onderzoekers 1.9 miljoen grotere variaties in kaart te brengen. Hieronder vallen bijvoorbeeld stukken DNA die verdwenen zijn, verplaatst zijn of zelfs ineens ergens nieuw verschijnen. Deze veranderingen kunnen een duidelijk aantoonbaar effect hebben op de genregulatie en dus op het vóórkomen van genetische aandoeningen. Dergelijke variaties moeten daarom goed in de gaten gehouden worden in toekomstige DNA screenings op gezondheidsrisico’s. De catalogus van variaties die dit onderzoek opgeleverd heeft stelt wetenschappers in staat om grotere structurele variaties te voorspellen vanuit het bekende profiel van kleine variaties. Daarmee schept deze techniek nieuwe mogelijkheden voor het bestuderen van het effect van de grotere variaties.

“Donkere materie”

Daarnaast zijn ook grote stukken DNA gevonden die niet in de referentie database stonden. Dit “extra” DNA bevat echter wel stukken die bij de productie van bepaalde eiwitten betrokken kunnen zijn. Zo wordt in het artikel een nieuw gen beschreven dat nooit eerder bij mensen gevonden is. Toch blijkt het bij ongeveer de helft van Nederlandse bevolking aanwezig te zijn. Het gevonden gen is een type uit de familie van ZNF-genen dat al bekend was uit de referentie database van mensapen. De nieuwe variant zal nu worden toegevoegd aan de referentie database voor mensen. Het onderzoek toont ook aan dat het gen aanwezig is in andere menselijke populatiestudies van over de hele wereld. De functie ervan blijft vooralsnog echter onbekend. Dat deze en andere stukken “donkere materie” nu een plek op de genetische kaart gekregen hebben, geeft onderzoekers van over de hele wereld de gelegenheid ze te bestuderen en genetische ziekten beter te leren begrijpen.

Genoom van Nederland

De studie maakt deel uit van het Genoom van Nederland project. Een van de kerndoelen van dit project is het in kaart brengen van het genoom van de Nederlandse bevolking en de variaties daarin. Teams van bio-informatici uit binnen- en buitenland werken constant aan nieuwe algoritmes voor data-analyse en innovatieve manieren om bestaande algoritmes te combineren. Het resultaat zal zijn om een representatief beeld te vormen van het genoom van de Nederlandse bevolking en daarmee een goede basis te creëren voor de gepersonaliseerde medische zorg van de toekomst. Het Utrechtse deel van het onderzoek werd uitgevoerd onder leiding van dr. Wigard Kloosterman van het Center for Molecular Medicine in het UMC Utrecht. Het consortium bestaat uit: Centrum Wiskunde & Informatica, Amsterdam; Rijksuniversiteit Groningen; UMC Groningen; Radboudumc Nijmegen; UMC Utrecht; Xi'an Jiaotong University, Xi'an (China) en Saarland University, Saarbrücken (Duitsland).

Publicatie

Hehir-Kwa JY, Marschall T, Kloosterman WP, et al. A high-quality human reference panel reveals the complexity and distribution of genomic structural variants. Nature Communications 2016;7:12989 doi.org/10.1038/ncomms12989