Abstract
In elke cel van je lichaam zit DNA. Een deel van dit DNA vertelt het lichaam hoe het eiwitten moet maken. Veel van dit DNA maakt echter geen eiwitten aan en sommige mensen noemen dat “junk DNA”. Een recent onderzoek toonde aan dat variatie (verschillen tussen individuen) in één bepaald stuk junk-DNA het risico op kanker zou kunnen verhogen. De wetenschappers keken naar een soort junk-DNA dat MSR1-herhalingen wordt genoemd. Zij toonden aan dat MSR1 herhalingen vastzitten aan het eind van kankerverwekkende genen en zo “staarten” vormen, en dat kortere staarten het risico op borstkanker en prostaatkanker verhogen. Dit is een opwindende ontdekking, want het zou een betere diagnose en behandeling van kanker mogelijk kunnen maken.
In elke cel van ons lichaam zit een lange, dunne molecule die DNA wordt genoemd. DNA is uw persoonlijke gebruiksaanwijzing en het vertelt uw lichaam alles wat het moet weten! DNA bepaalt uw oogkleur, huidskleur, hoe lang u bent, en zelfs of uw spieren beter zijn in sprinten of het lopen van een marathon. Net als een echte gebruiksaanwijzing zijn de instructies in het DNA geschreven in een reeks letters. In DNA zijn er slechts vier letters – A, T, G en C. Deze letters worden gecombineerd om de instructies voor eiwitten te spellen. Eiwitten zijn de bouwstenen van cellen. Je hersenen, hart en alle andere organen zijn gemaakt van veel verschillende eiwitten. De DNA-letters die nodig zijn om één eiwit te maken, worden een “gen” genoemd. Kunt u raden hoeveel genen een mens heeft? Meer dan 20.000! Dat klopt, in elke cel van uw lichaam zijn er meer dan 20.000 genen – elk geeft de instructies voor een ander eiwit! De genen liggen op een rij langs structuren die chromosomen worden genoemd. Chromosomen zijn enorme moleculen van DNA die heel strak zijn opgerold om in de cel te passen. Elke menselijke cel heeft 23 paar chromosomen. Hoe DNA, genen, chromosomen en cellen zich tot elkaar verhouden, kunt u zien in figuur 1.
- Figuur 1 – Je kunt je elke cel voorstellen als een bibliotheek.
- In de bibliotheek zijn er 23 paar boekenkasten en in de cel zijn er 23 paar chromosomen. Op de planken van de boekenkasten staan boeken – elk boek is een gen. De bibliotheek heeft twee exemplaren van elk boek, want de boekenkasten staan in paren, weet je nog! In het boek staan de letters A, T, C en G in vele combinaties, die de instructie geven hoe één eiwit moet worden gemaakt.
De genen zijn een geheime code voor eiwitten, daarom worden ze ook wel “coderend DNA” genoemd. Tussen de genen bevindt zich echter een heleboel ander DNA dat geen eiwitten produceert. Dit wordt “niet-coderend DNA” genoemd, omdat het geen deel uitmaakt van de geheime eiwitcode. In het verleden dachten wetenschappers dat genen het enige belangrijke deel van DNA waren. Ze noemden de niet-coderende delen “junk DNA”, omdat ze dachten dat het afval was! Een deel van het junk-DNA is zeer repetitief, het herhaalt dezelfde letterreeks steeds weer – we noemen dit herhalend DNA. Ja, ik weet het. Wetenschappers hebben niet veel verbeeldingskracht. Kijk eens naar Figuur 2 om te zien hoe het junk-DNA rond de genen past.
- Figuur 2 – Elk chromosoom (boekenplank) heeft veel genen (boeken).
- Elk boek bevat de geheime code voor een eiwit. Maar de boeken (genen) staan niet allemaal naast elkaar, er liggen losse vellen papier tussen de boeken. Soms zitten de losse vellen papier achterin het boek, als een extra appendix. De vellen papier bevatten DNA-letters, maar ze maken geen deel uit van de geheime eiwitcode. De vellen papier zijn de “junk DNA.” Sommige woorden op de losse vellen papier zijn erg repetitief, bijvoorbeeld gewoon CAT zeggen, keer op keer! Wanneer een reeks letters in het genoom steeds weer wordt herhaald, noemen we dit “herhaald DNA.”
DNA-variatie
Heb je ooit een thesaurus gebruikt? Het is een speciaal soort woordenboek dat ons woorden vertelt die dezelfde, of een gelijkaardige, betekenis hebben als elkaar. Je kunt bijvoorbeeld “groot” opzoeken in de thesaurus en dan staat er “groot, massief, enorm”. Ik denk dat je het er wel mee eens bent dat de volgende zinnen allemaal correct zijn en dezelfde betekenis hebben, ook al gebruiken ze een iets ander woord:
De kat zat op een vieze mat.
De kat zat op een vieze mat.
De kat zat op een modderige mat.
Hetzelfde kan gebeuren in DNA. Weet u nog dat de reeks letters die het lichaam vertelt hoe het een bepaald eiwit moet maken, een gen wordt genoemd? Stel je voor dat je kijkt naar de letters van een gen bij veel verschillende mensen. De letters zouden meestal dezelfde zijn bij elke persoon, maar af en toe zou een andere letter gebruikt worden, net zoals je een alternatief woord uit de thesaurus gebruikt! Bijvoorbeeld, als je kijkt naar een gen voor oogkleur, is er een versie voor blauwe ogen, een voor groene ogen, een voor bruine ogen, en een voor grijze ogen. De letters kunnen iets verschillen, maar het zijn allemaal correcte versies van het gen. We noemen deze kleine, normale verschillen “natuurlijke variatie.”
Junk DNA en kanker
Junk DNA kan ook natuurlijke variatie hebben. Onlangs hebben Dr. Anna Rose en haar collega’s aangetoond dat natuurlijke variatie in junk-DNA uw risico op kanker kan verhogen.
Kanker is een ziekte waarbij sommige cellen in uw lichaam uit de hand lopen. Ze delen zich te snel en veroorzaken een gevaarlijke knobbel, een tumor genaamd. Kanker komt heel vaak voor – u kent misschien iemand die kanker heeft gehad of u hebt in het nieuws verhalen gehoord van kankerpatiënten. Kanker kan verschillende delen van het lichaam aantasten. Borstkanker treft meestal vrouwen, en ongeveer één op de acht vrouwen krijgt op enig moment in haar leven borstkanker. Prostaatkanker treft mannen en komt net zo vaak voor als borstkanker. Dus, hoe verhoogt natuurlijke variatie in junk-DNA uw risico op deze kankers?
De onderzoekers keken naar één specifiek type junk-DNA, MSR1-herhalingen genoemd. Zij ontdekten dat clusters van MSR1 herhalingen vaak zeer dicht bij genen werden aangetroffen. Zij vonden één van deze MSR1-clusters zeer interessant, omdat deze cluster van junk-DNA feitelijk vastzat aan het einde van een bekend kankerveroorzakend gen. Als je terugkijkt naar figuur 2, zie je dat de losse vellen papier (junk DNA) tussen de boeken (genen) worden gevonden of als een aanhangsel aan het eind van het boek worden gestopt. In dit geval zaten de losse vellen papier in de achterste bladzijden van het boek! Je zou de MSR1 herhalingen kunnen zien als een staart voor het kanker-veroorzakende gen. De wetenschappers vroegen zich af of de MSR1-staart belangrijk was.
MSR1 herhalingen vertonen veel natuurlijke variatie
Eerst keken de onderzoekers naar de MSR1-staart bij veel verschillende mensen, om te controleren of er natuurlijke variatie in de lengte was. En ze vonden er heel veel! Bij mensen uit het Verenigd Koninkrijk en Australië zagen ze dat verschillende mensen alles hadden, van zeer korte MSR1-staarten tot zeer lange staarten (figuur 3).
- Figuur 3
- De wetenschappers ontdekten dat MSR1-herhalingen (blauwe cirkels) een staart vormden aan het uiteinde van het kanker veroorzakende gen (zoals het aanhangsel van losse vellen papier in de achterflap van een boek in figuur 2). Zij bekeken de MSR1-staarten bij een grote groep mensen uit het VK en Australië en ontdekten dat de lengte van de staarten natuurlijke variatie vertoonde. Sommige mensen hadden erg korte staarten, terwijl anderen erg lange staarten hadden, en weer anderen zaten daar ergens tussenin!
Houd in gedachten dat chromosomen paarsgewijs zijn, dus elke persoon heeft twee van elk gen. Dat betekent dat iedereen twee kankerverwekkende genen heeft, en twee MSR1-staarten! Dus, op één chromosoom, kan er een korte staart zijn, maar op het andere chromosoom, kan er een lange staart zijn. Aan de andere kant kan er een korte staart op beide chromosomen zijn, of een lange staart op beide chromosomen.
De wetenschappers wisten dat de staart van een gen vaak belangrijk is om te bepalen hoeveel of hoe weinig eiwit er van dat gen wordt geproduceerd. Je kunt je voorstellen dat een gen een schakelaar heeft. Als het gen “uit” staat, wordt er geen eiwit geproduceerd uit het gen. Als het gen “aan” staat, wordt er eiwit geproduceerd. Of – nauwkeuriger gezegd – de genen kunnen worden bediend met een dimschakelaar op een lamp. Het gen is niet gewoon aan of uit, maar kan uit, weinig licht, gemiddeld licht, of fel licht zijn! De wetenschappers dachten dat de MSR1 staart misschien een dimschakelaar was voor het kanker-veroorzakende gen. Zij deden een ingewikkeld experiment waaruit bleek dat de korte staart veel meer eiwit produceerde dan de lange staart. Ze hadden dus bewezen dat de MSR1-staart een dimschakelaar was – en dat de lange staart de stand voor weinig licht was, maar de korte staart de stand voor veel licht (figuur 4).
- Figuur 4 – De MSR1-staart werkt als een dimschakelaar voor het kankerveroorzakende gen.
- De korte staart is de stand voor veel licht op de schakelaar en zorgt ervoor dat er veel eiwit wordt geproduceerd. Omgekeerd is de lange staart de stand voor zwak licht, wat betekent dat het gen niet veel eiwit produceert.
MSR1 Repeats in Breast Cancer and Prostate Cancer
Vervolgens dachten de onderzoekers na over wat dit voor kanker zou kunnen betekenen. Andere wetenschappers hadden al ontdekt dat borstkanker en prostaatkanker tumoren hoge niveaus van het eiwit geproduceerd door het kanker-veroorzakende gen hadden. Dr. Rose en haar collega’s hadden gezien dat de korte staart de lichtschakelaar was en hoge niveaus van het kankerverwekkende eiwit produceerde (kijk nog eens naar afbeelding 4 om jezelf hieraan te herinneren, als je dat nodig hebt). Dus dachten ze dat als iemand de korte staart in het gen heeft, die persoon een risico zou kunnen lopen op borstkanker en prostaatkanker.
Eerst onderzochten ze borstkanker. Zij keken naar een groep vrouwen uit het VK die borstkanker hadden, en naar eenzelfde aantal vrouwen die geen borstkanker hadden. Zij maten de lengte van de MSR1-staarten die de vrouwen hadden op het kanker-veroorzakende gen op elk van hun chromosomen (onthoud-iedereen heeft twee van elk chromosoom). Zij ontdekten dat de vrouwen met borstkanker veel meer kans hadden op korte staarten van MSR1. In feite gebruikten zij wiskunde om aan te tonen dat als een persoon een korte staart op beide chromosomen heeft, die persoon vijf keer meer kans heeft om op jonge leeftijd borstkanker te krijgen. Zelfs een korte staart op slechts één van de chromosomen maakt een persoon bijna twee keer meer kans op borstkanker.
Volgende onderzochten zij prostaatkanker. Deze keer keken ze naar een groep mannen uit Australië met prostaatkanker, en hetzelfde aantal mannen zonder prostaatkanker. Opnieuw stelden zij vast dat de korte staart van MSR1 mannen blootstelde aan het risico van prostaatkanker. Ze berekenden dat een korte staart op beide chromosomen, een man 1,5 keer meer kans gaf op prostaatkanker.
What Next?
Het is best cool om te weten hoe het DNA in onze cellen wordt aangestuurd. Het was erg spannend voor de wetenschappers om te ontdekken dat de MSR1-repeat werkt als een dimschakelaar. Begrijpen hoe genen worden aangestuurd is tegenwoordig een belangrijk onderdeel van de wetenschap. Maar kunnen we dit gebruiken om mensen te helpen? Waarschijnlijk wel!
Jouw DNA is grotendeels hetzelfde van de dag dat je geboren wordt tot de dag dat je sterft. Dit betekent dat een wetenschapper het bloed van mensen zou kunnen testen om uit te vinden hoe lang hun MSR1 staart is als ze jong zijn. De wetenschapper zou dan weten welke mensen de korte staarten op hun chromosomen hebben, wat de wetenschapper zou vertellen welke mensen een hoger risico lopen op borstkanker of prostaatkanker. Met deze informatie kunnen artsen deze mensen beter in de gaten houden – en hopelijk kanker in een heel vroeg stadium ontdekken. Maar we moeten ook nadenken over de ethiek van elke nieuwe genetische test. Kijk eens in kader 1 voor meer informatie over medische ethiek en of Dr. Rose de test zelf zou doen of niet!
Kader 1. Wat heeft ethiek met genetica te maken?
Medische ethiek is een vorm van filosofie die zich bezighoudt met de moraal van wetenschappelijke experimenten – kort gezegd, met de vraag of het goed of fout is om het onderzoek uit te voeren. Medische ethiek is bijzonder belangrijk in de medische wetenschap, omdat we vaak experimenteren op mensen, of monsters van mensen (zoals DNA-monsters). Voordat een wetenschapper een onderzoeksproject uitvoert, moet hij of zij toestemming krijgen van een groep gespecialiseerde mensen, de “Ethische Raad”, die nagaat of het onderzoek ethisch verantwoord is.
In dit onderzoeksproject heb ik DNA-monsters van veel mensen gebruikt, maar niet van mijzelf. Het zou niet ethisch zijn om mijn eigen DNA monster te gebruiken. Dit is van cruciaal belang omdat we bij het doen van onderzoek iets totaal onverwachts te weten kunnen komen. Wat zou ik doen als ik bij toeval ontdekte dat ik een genmutatie had voor een ongeneeslijke, ernstige ziekte? Dit zijn het soort belangrijke vragen die in de medische ethiek aan de orde komen.
Hoe dan ook, ik zou ervoor kiezen om de test op de lengte van de junk DNA staart te laten uitvoeren. Dat komt omdat kanker weliswaar een ernstige ziekte is, maar dat er ook een geneesmiddel voor bestaat. Als ik de test zou ondergaan en zou ontdekken dat ik een hoog risico liep, zou ik me beter op de ziekte kunnen voorbereiden. Ik zou regelmatiger gescreend worden en als ik de ziekte zou krijgen, zou ik eerder behandeld kunnen worden. Als er echter een genetische test bestaat voor een andere ziekte waarvoor geen behandeling bestaat, zou ik die test niet willen laten doen – voor mij zou het meer ongerustheid veroorzaken zonder dat ik er baat bij heb. Wat zou u in elke situatie doen?
Het zou ook mogelijk kunnen zijn om nieuwe behandelingen voor kanker te maken. Dit onderzoek heeft ons laten zien dat MSR1 herhalingen belangrijk zijn bij kanker. Dus, misschien kunnen apothekers een medicijn maken dat zich richt op de MSR1 herhalingen. Dit zou een nieuw soort chemotherapie kunnen zijn – een medicijn tegen kanker.
Inzicht in de genetische veranderingen die het risico op het krijgen van kanker verhogen, is echt belangrijk om kanker te kunnen blijven bestrijden. Hopelijk stelt deze nieuwe ontdekking wetenschappers en artsen in staat kanker eerder op te sporen en nieuwe en verbeterde behandelingen toe te passen. En dit alles is afkomstig van zogenaamd “junk DNA”!
Niet zo’n onzin toch, hè?
Glossary
DNA: Een letter die de menselijke genetische code uitmaakt, het kan A, T, G of C zijn.
Proteïne: De bouwstenen van elke cel in uw lichaam.
Gen: De reeks DNA-letters die de instructie spellen voor het maken van één eiwit.
Chromosoom: Een enorme streng DNA die zich in elke cel van het lichaam bevindt.
Niet-coderend DNA: De DNA-letters die geen deel uitmaken van een gen, dus niet de instructies voor een eiwit spellen.
Genoom: De naam voor de complete set van al het DNA op alle chromosomen.
Natuurlijke variatie: Kleine verschillen tussen de genetische code van verschillende mensen.
Kanker: Een ziekte waarbij sommige cellen van het lichaam uit de hand lopen en uitgroeien tot een gezwel, of tumor.
Chemotherapie: Een geneesmiddel dat kankercellen bestrijdt.
Conflict of Interest Statement
De auteur verklaart dat het onderzoek is uitgevoerd in afwezigheid van commerciële of financiële relaties die zouden kunnen worden opgevat als een potentieel belangenconflict.
Original Source Article
Rose, A. M., Krishan, A., Chakarova, C. F., Moya, L., Chambers, S. K., Hollands. M., et al. 2018. MSR1 herhalingen moduleren genexpressie en beïnvloeden risico van borst- en prostaatkanker. Ann. Oncol. 29(5):1292-1303. doi:10.1093/annonc/mdy082
Reference
Rose, A. M., Krishan, A., Chakarova, C. F., Moya, L., Chambers, S., Hollands, M., et al. 2018. MSR1 herhalingen moduleren genexpressie en beïnvloeden risico van borst- en prostaatkanker. Ann. Oncol. 29(5):1292-1303. doi:10.1093/annonc/mdy082
Cancer Research UK Website Statistics. Beschikbaar op: http://www.cancerresearchuk.org/health-professional/cancer-statistics/risk/lifetime-risk (Accessed: 1 March, 2018).
Kontos, C. K., and Scorilas, A. 2012. Kallikrein-related peptidases (KLKs): een genfamilie van nieuwe kankerbiomarkers. Clin. Chem. Lab. Med. 50(11):1877–91. doi:10.1515/cclm-2012-0247
