Menu Close

Erfelijkheid in een oogopslag

Nieuwe methoden om DNA-moleculen van een kleurtje te voorzien, maken het onderzoek naar onze erfelijke achtergrond steeds eenvoudiger, goedkoper en fotogenieker. De Rijksuniversiteit Leiden heeft een afdeling die zich specialiseert in het zichtbaar maken van genen. Dankzij het onderzoek zou een zwangerschapstest in de toekomst aanzienlijk sneller en goedkoper kunnen uitvallen.

IN DE werkkamer van dr Ton Raap, onderzoeker bij het Leidse Laboratorium voor Cytochemie en Cytometrie, hangen de muren en kasten vol met kleurige plaatjes. Blauwe bollen met geel oplichtende puntjes, ragfijne draden met beurtelings rode en groene druppeltjes en een bontgekleurde verzameling worstvormige structuurtjes – voor de buitenstaander ligt de associatie met abstracte kunst voor de hand.

In werkelijkheid zijn al die plaatjes evenzovele bewijzen voor de aanwezigheid van DNA, de stof die de erfelijke eigenschappen van elk levend wezen in zich bergt. Het Leidse laboratorium heeft zich gespecialiseerd in methoden om dat DNA in cellen zichtbaar te maken. Met fluorescerende stoffen kunnen ze er niet alleen een celkern vol met DNA blauw laten oplichten, ook één heel bepaald gen kan desgewenst van een fel kleurtje worden voorzien.

De voor een belangrijk deel in Leiden ontwikkelde technieken beloven een grote rol te gaan spelen bij het onderzoeken van de erfelijke achtergrond van individuele cellen: in een oogopslag kunnen de kleurenplaatjes onthullen of een embryocel toebehoort aan een toekomstig mongooltje, of iemand drager is van een erfelijke ziekte of zelfs in welke cellen een bepaald gen actief is en in welke cellen het een slapend bestaan leidt.

Tot zo’n vijftien jaar geleden kon een stukje DNA eigenlijk alleen worden opgespoord door er radioactieve stoffen aan te koppelen. Een microscopisch preparaat van het inwendige van een celkern werd vervolgens enige tijd tegen een lichtgevoelige plaat gelegd. Wanneer die plaat na afloop werd ontwikkeld, verraadden zwarte puntjes de plek waar het radioactieve ‘label’ was aangebracht.

Deze methode was ooit revolutionair, maar bleek uiteindelijk zeer omslachtig, duur en – door het werken met radioactief materiaal – niet zonder risico voor laboratoriummedewerkers.

De uitvinding van de ‘in-situ-hybridisatie’ betekende een grote sprong voorwaarts. De methode is gebaseerd op het gegeven dat stukjes DNA met dezelfde genetische code de neiging hebben tegen elkaar aan te gaan liggen – te gaan ‘hybridiseren’. Wie een bepaald stukje DNA in de cel zoekt, stuurt dus een identiek  stukje naar binnen en wacht tot de twee elkaar hebben gevonden.

Door aan het stukje DNA een stof te koppelen die oplicht in het donker, wordt in een klap duidelijk waar het gezochte DNA zich bevindt. De methode heeft in Leiden de naam ‘fluorescent in-situ hybridisation’ (FISH) gekregen. Toepasselijk, want het zoeken naar een stukje DNA temidden van drie  miljard baseparen heeft wel wat weg van het vissen naar een goudkarper in een grote vijver.

De afgelopen jaren is de techniek zo verfijnd, dat met grote gevoeligheid en nauwkeurigheid één stukje van een DNA-molecule kan worden opgespoord. Een stukje DNA van amper drieduizend baseparen lang vormt geen probleem – omgerekend naar gewicht drie miljardsten van een miljardste gram.

Handig is ook dat inmiddels van wel twaalf verschillende kleuren tegelijk gebruik kan worden gemaakt. Zo kunnen ook genen die vlak naast elkaar liggen afzonderlijke kleuren krijgen. Inmiddels zijn de Leidenaren erin geslaagd om de minimaal noodzakelijke afstand tussen twee genen terug te brengen van enkele miljoenen tot ongeveer duizend. Dat lukte door het sterk gespiraliseerde en opgerolde DNA uit een chromosoom zich eerst kunstmatig te laten ontrollen.

Alle technieken bij elkaar maken het nu mogelijk om een gen op bijna elk gewenst niveau zichtbaar te maken – van een complete cel tot en met een uitgerold stukje DNA van  amper een miljoenste millimeter lang.

Mogelijke toepassingen zijn er daardoor volop. Zo kan in cellen van een ongeboren vrucht, verkregen via een vlokkentest of een vruchtwaterpunctie, in principe binnen 24 uur de aanwezigheid of de afwezigheid van een bepaald gen worden aangetoond. Nu moeten zulke cellen nog dagenlang worden opgekweekt, omdat chromosomenonderzoek alleen mogelijk is bij cellen die zich midden in een deling bevinden. Het overgrote deel van de cellen is daarom onbruikbaar. De uitslag van zo’n prenatale erfelijkheidstest laat bovendien al snel tien dagen op zich wachten.

In theorie is het al mogelijk een test te ontwikkelen die, met één snel en goedkoop routineonderzoek, een foetus op de belangrijkste chromosoomafwijkingen onderzoekt, samen goed voor negentig procent van alle gevallen. Probleem is wel dat de laatste tien procent van de afwijkingen met deze methode niet zou worden opgemerkt – voldoende argument voor de erfelijkheidsklinieken om voorlopig  nog niet geheel van de klassieke methoden af te stappen.

Ook bij het in kaart brengen van de menselijke erfelijke eigenschappen is FISH handig gereedschap: razendsnel is immers te zien op welk chromosoom een erfelijke code zich bevindt, en waar de zoektocht moet worden voortgezet. Verscheidene genen voor erfelijke ziekten hebben daardoor al sneller een plaats op de genetische landkaart gekregen.

Een belangrijke toepassing van de techniek ligt ook in de opsporing van kwaadaardige tumorcellen. De verandering van goedaardig tot kwaadaardig zit soms in de beschadiging van één gen. FISH kan tussen de tientallen goedaardige tumorcellen één beginnende kwaadaardige cel aanwijzen.

Ook onderzoek van fundamenteler aard kan de plaatjes goed gebruiken. Want met de nieuwste varianten kan zelfs worden onderzocht in welke cellen een gen staat aangeschakeld’ en in welke niet. Elke cel bevat dan wel hetzelfde pakket DNA, dat betekent nog niet dat in elke cel dezelfde genen actief zijn. Met de fluorescerende ‘labels’ worden die verschillen in een oogopslag zichtbaar.

Eind vorig jaar deden ze in Leiden nog een bijzondere vondst: in het bloed van een zwangere vrouw dook een cel op waarin onder de microscoop, na de juiste kleurbehandeling, een mannelijk geslachtschromosoom als heldere stip oplichtte. Het was een bewijs dat cellen van de foetus – een jongetje – al vroeg tijdens de zwangerschap de weg naar de bloedbaan van de moeder hadden gevonden.

Vooral in de Verenigde Staten leiden soortgelijke ontdekkingen tot een koortsachtige zoektocht naar methoden om die cellen te isoleren. Wellicht dat binnen enkele jaren een simpel bloedprikje tijdens de eerste maanden van de zwangerschap een vlokkentest of vruchtwaterpunctie overbodig zal maken.

Related Posts