En hiermee is een nieuw tijdperk ingeluid waarin genetische aandoeningen en onderlinge DNA-verschillen beter dan ooit tevoren bestudeerd kunnen worden.
Onderzoekers hebben een nieuwe versie vrijgegeven van het menselijk ‘pangenoom’. Een pangenoom vertegenwoordigt het volledige genenrepertoire van een bepaalde taxonomische groep. De publicatie is een enorme stap voorwaarts, aangezien het nieuwe pangenoom aanzienlijk meer menselijke diversiteit vertegenwoordigt dan de vorige. “Hiermee kunnen we nu zoeken naar genetische variaties bij veel meer mensen,” legt professor David Adelson, verbonden aan de Universiteit van Adelaide, uit. “Dit betekent dat ons vermogen om genetische informatie te gebruiken voor diagnose, enorm zal toenemen.”
Menselijk genoom
Genomen bevatten een schat aan informatie. En dus proberen wetenschappers de genetische code van dieren en groenten, maar natuurlijk ook van de mens te kraken. Hoewel de onderlinge genomen van mensen voor zo’n 99 procent overeenkomen, bestaan er dus wel kleine afwijkingen. Zo verschillen de genomen van persoon tot persoon voor ongeveer 0,4 procent van elkaar. En aangezien het gehele menselijk genoom uit maar liefst 3,2 miljard basenparen bestaat, betekent dit dat er nog steeds veel belangrijke genetische verschillen zijn tussen mensen en populaties over de hele wereld. Deze kleine verschillen dragen bij aan het unieke karakter van elk mens, maar het verschaft ook inzicht in de gezondheid. Daarnaast kunnen de verschillen helpen bij het diagnosticeren van ziekten en speelt het een rol bij het voorspellen of bepaalde medische behandelingen wel of niet zullen aanslaan.
Standaard
Om deze genomische verschillen tussen mensen te begrijpen, hebben onderzoekers in het verleden een referentiesequentie van het menselijk genoom ontwikkeld die als ‘standaard’ gebruikt wordt. Deze eerste (bijna) volledige sequencing van het menselijk genoom werd destijds beschouwd als de fundamentele blauwdruk voor alle mensen. Wanneer wetenschappers en clinici het genoom van een patiënt bestuderen, vergelijken ze meestal het DNA van die persoon met dat van deze standaardreferentie om te bepalen waar er precies verschillen bestaan.
Niet representatief
Deze oorspronkelijke standaardreferentie van het menselijk genoom is echter al bijna twintig jaar oud en weerspiegelt de diversiteit van de menselijke soort eigenlijk niet meer. Dat heeft er met name mee te maken dat het bestaat uit genomen van slechts 20 mensen – en het grootste deel ervan is van slechts één persoon afkomstig. Kortom, deze standaardreferentie geeft de grote verscheidenheid aan genetische variaties die in de menselijke populatie voorkomt, niet goed weer. “Het voorspellen van een genetische ziekte werkt daarom misschien niet zo goed voor iemand wiens genoom meer afwijkt van het referentiegenoom,” zegt onderzoeker Adam Phillippy.
Pangenoom
Kortom, de standaardreferentie schiet te kort. “Mensen zijn wonderbaarlijk diverse wezens, waarbij elk persoon zijn eigen unieke verzameling genetische varianten heeft,” zegt geneticus Michael Gabbett, werkzaam aan de Queensland University of Technology. “Een enkele referentiereeks belemmert ons vermogen om de genetische sequentie van een persoon volledig te interpreteren.” Hoe weten we bijvoorbeeld of een genetische variatie normaal is of niet? Hoe weten we of een variatie ziekte veroorzaakt? En hoe vaak wordt een bepaalde variatie aangetroffen in een bepaalde etnische groep? “We hebben nagedacht hoe we de menselijke referentie konden bijwerken en deze veel representatiever konden maken voor verschillende mensen over de hele wereld,” zegt onderzoeker Eimear Kenny. En het nieuwe pangenoom, dat een completere en geavanceerdere verzameling van genoomsequenties omvat, is daarvan het resultaat.
Diverser
Het nieuwe pangenoom omvat de genomen van 47 verschillende mensen met verschillende voorouderlijke achtergronden en afkomstig uit verschillende delen van de wereld. En daardoor is het een stuk diverser geworden. Omdat elk persoon een gepaarde set chromosomen heeft, bevat de nieuwe referentie 94 verschillende genoomsequenties. En dit is nog niet eens het eindstation. De onderzoekers streven ernaar het pangenoom te blijven ontwikkelen. Tegen 2024 moet het zelfs de genomen van 350 mensen en maar liefst 700 verschillende genoomsequenties omvatten.
Opwindend
De ontwikkeling van dit nieuwe pangenoom is heel opwindend. Zo helpt dit bovenstaande belangrijke vragen te beantwoorden en verbetert het ons begrip van genen en de gezondheid van alle mensen. Het is zeer nauwkeurig, vollediger en verhoogt de detectie van varianten in het menselijk genoom aanzienlijk. “Het stelt ons in staat om tienduizenden nieuwe genomische varianten te vinden in gebieden van het genoom die voorheen ontoegankelijk waren,” zegt onderzoeker Wen-Wei Liao. “Met dit nieuwe pangenoom kunnen we klinisch onderzoek versnellen door ons begrip van het verband tussen genen en ziektekenmerken te verbeteren.”
Varianten
Al met al hebben onderzoekers nu toegang tot een referentiesequentie die de diversiteit van de menselijke bevolking beter weerspiegelt. “Ik ben heel blij met deze vooruitgang die we nu geboekt hebben,” zegt Kenny. “Het stelt ons in staat om een veel hogere resolutie van genomische sequenties te verkrijgen. In het bijzonder kunnen we grotere genomische varianten, de zogenoemde structurele varianten, nauwkeuriger identificeren. En die waren tot op heden lastig te detecteren met bestaande methoden. Hierdoor kunnen we nu sneller medische relevante varianten opsporen.” Door deze varianten beter te begrijpen, kunnen wetenschappers mogelijk ook bepalen welke genen zeldzaam zijn, of welke in bepaalde delen van de wereld vaker voorkomen. “De studie luidt dan ook een nieuw tijdperk van genetische diagnose in, waar mensen van alle voorouders baat bij zullen hebben,” betoogt Adelson.
Dankzij het nieuwe pangenoom kunnen genetische aandoeningen en onderlinge DNA-verschillen nu beter dan ooit tevoren bestudeerd worden. En dat terwijl het project nog niet eens ten einde is. “Wanneer het project is voltooid, zal het pangenoom een krachtig instrument zijn dat ons zal helpen genetische ziekten nauwkeuriger te diagnosticeren en abnormale genetische variaties te ontdekken die tot een slechte gezondheid kunnen leiden,” besluit Gabett.
