Wetenschappers brengen het DNA van elk levend wezen op de Britse eilanden in kaart

De voltooiing van het Menselijk Genoomproject in 2003 was werkelijk een keerpunt in de geschiedenis van de wetenschap en geneeskunde. De mogelijkheid om menselijk DNA in sequentie te brengen, maakte opeens een heleboel dingen mogelijk die we ons nooit eerder hadden kunnen voorstellen. Waaronder uiteraard DNA-tests voor genealogie en de beschikbaarheid van betaalbare, thuis te gebruiken DNA-testkits zoals MyHeritage DNA.

Het Sanger Institute, dat achter deze baanbrekende wetenschappelijke prestatie zat, heeft zich intussen gezet aan een ambitieus nieuw project, namelijk het ‘Darwin Tree of Life’ project. Het doel van het project is de sequentie te bepalen van de genomen van zowat 70.000 soorten, waaronder dieren, planten, schimmels en protisten, die in Groot-Brittannië en Ierland voorkomen. Met dit project zullen de genomen van een volledig ecosysteem voor het eerst in kaart worden gebracht.

“Zodra het menselijk genoom in kaart werd gebracht, veranderde dat voorgoed de manier waarop we menselijke biologie uitoefenden,” vertelde Mark Blaxter, die het Tree of Life-project leidt, in een recent interview aan de BBC News. “Het heeft echt veranderd hoe we onszelf zien en hoe we tegen gezondheid en ziekte aan kijken. En net dat willen we mogelijk maken voor de volledige biologie. Dus we willen dat iedereen die werkt aan een soort, of een groep soorten, waar ook ter wereld, in staat is om over deze ultieme basis te beschikken. Je zou kunnen stellen dat we hiermee de bibliotheek des levens uitbouwen.”

Kaart van de Britse eilanden

Naast het verruimen van de menselijke kennis is een van de doelstellingen van het project ons te helpen een beter inzicht te krijgen in hoe soorten zich aanpassen om te overleven in barre en veranderlijke omgevingen. Dit kan ons niet alleen helpen om te leren hoe we soorten kunnen beschermen tegen bedreigingen van het milieu – zoals klimaatverandering – maar ook om nieuwe materialen te ontdekken die de mens kunnen helpen, zoals antibiotica en andere geneesmiddelen.

Het duurde ruim tien jaar om het menselijk genoom in kaart te brengen. In de 20 jaar die sinds 2003 zijn verstreken, is de technologie er met rasse schreden op vooruit gegaan, waardoor het nu ook mogelijk is geworden om DNA in een veel sneller tempo in kaart te brengen. In het Sanger Institute kan dankzij krachtigere computers en geautomatiseerde processen een volledig genoom vaak in amper een paar dagen in kaart worden gebracht.

Toch is het Tree of Life-project alleen al door zijn omvang een enorme onderneming. De website van het project meldt dat er tot nu toe al ruim duizend soorten in kaart werden gebracht. 1.000 klaar… nog 69.000 te gaan!

Bovendien zijn veel van de genomen die ze in kaart brengen complexer dan die van de mens. Maretakken, bijvoorbeeld, hebben een genetische code die 94 miljard basen bevat, wat meer dan 30 keer langer is dan het menselijk genoom! Om het genoom in kaart te brengen, moet het DNA van elke soort in fragmenten worden opgedeeld, moet worden begrepen wat er in die fragmenten zit en moet het vervolgens weer in de juiste volgorde worden samengevoegd. Met andere woorden, er staat ons nog heel wat werk te wachten.

De eerste stap in het proces is het verkrijgen van biologisch weefsel van elk van de soorten. Het Sanger Institute ontvangt deze monsters van verschillende partners en organisaties in het VK en Ierland en voert ze in een staalbeheersysteem in. De stalen worden opgeslagen bij -70℃ (-94℉) totdat het extractieteam ermee aan de slag kan gaan.

Het extractieproces brengt flink wat uitdagingen met zich mee. Er bestaan beproefde technieken om DNA te extraheren uit de weefsels van sommige soorten, vooral zoogdieren. Maar om te werken met een heleboel van de soorten die hun lab passeren, moet het team zich vaak in onbekende wateren begeven. Om in slechts 10 jaar 70.000 genomen in kaart te brengen, moeten ze een gestandaardiseerd proces ontwikkelen. Gelukkig boekten ze reeds flink wat vooruitgang bij het bereiken van dat doel. De methoden die ze ontwikkelen, zullen andere wetenschappers in de toekomst de weg wijzen bij het in kaart brengen van andere ecosystemen.

Zodra het DNA is geëxtraheerd, is het tijd om het in kaart te brengen: dat wil zeggen, om de identiteit te bepalen van de basenparen die de bouwstenen vormen van het DNA van de soort. Wat daarna komt, is waarschijnlijk de meest uitdagende fase van het proces: het opnieuw samenvoegen van die stukjes tot het volledige genoom. Op de website van het project wordt deze stap vergeleken met het in elkaar zetten van een legpuzzel, met het verschil dat de afbeelding op de voorkant van de puzzel grotendeels is uitgewist, dat de doos meerdere kopieën van hetzelfde stukje kan bevatten en dat er mogelijk stukjes van een heel andere puzzel in zijn gestopt!

Zodra het genoom in elkaar is gezet, wordt het door het curatorenteam op fouten gecontroleerd en vervolgens naar het European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI) van het Europees Laboratorium voor Moleculaire Biologie gestuurd, zodat het kan worden geordend en in een verteerbaar formaat aan de wereld kan worden gepresenteerd. Het team van het EMBL-EBI annoteert de assemblages met biologische informatie en uploadt ze dan naar de Ensembl-genoombrowser, waar mensen van over de hele wereld ze kunnen bekijken.

Ensembl-genoombrowser

Naarmate het project vordert en het team gestandaardiseerde methoden ontwikkelt voor het extraheren en analyseren van het DNA van wezens en planten die nooit eerder in kaart werden gebracht, zullen ze de deur openzetten voor onderzoekers van andere plaatsen ter wereld die verschillende ecosystemen bestuderen – wat ons een stap dichter brengt bij het maken van een genomische kaart van de hele planeet.

Het zijn niet alleen de mensen van de plaatsen waar we wonen die ons erfgoed vormen. De dieren, de bomen, de bloemen, de vogels, zelfs de micro-organismen waar we nooit bij stilstaan, maken allemaal deel uit van het ecosysteem dat ons thuis vormt en ons maakt tot wie we zijn. Bij MyHeritage zijn we verheugd om te zien dat projecten als deze vooruitgang boeken, niet alleen omdat ze goed zijn voor de mensheid en voor de planeet, maar ook omdat de doorbraken die door deze pionierende wetenschappers zijn bereikt, het DNA-onderzoek als geheel zeker zullen verbeteren.

Bent u geïnteresseerd in het ontrafelen van de geheimen in uw DNA? Bestel dan vandaag nog uw MyHeritage DNA kit.