Alle ziektes zijn erfelijk…?

Op de open dag van het Universitair Medisch Centrum Groningen deed de afdeling Genetica een onderzoek onder bezoekers naar wat mensen weten over erfelijkheid. We vroegen bij welk deel van de humane ziektes men dacht dat erfelijkheid betrokken was: 0-20%, ongeveer 50% of 80-100%. Bijna eenderde van de ondervraagden dacht dat erfelijkheid bij slechts een klein deel van de ziektes een rol speelt, de helft van de ondervraagden dacht dat bij ongeveer de helft van de ziektes het geval is (kijk hier voor de uitslag). De werkelijkheid is echter, dat bij bijna alle aandoeningen erfelijkheid een rol speelt…

Dat genen een rol spelen bij borstkanker, reuma, suikerziekte en hoge bloeddruk is algemeen bekend, maar bijna niemand wist te antwoorden dat het risico op het krijgen van ziektes als AIDS, griep en tuberculose ook erfelijk bepaald kan zijn. Aangezien deze ziektes worden veroorzaakt door een virus of een bacterie, lijkt het logisch dat pech en weerstand op het moment van blootstelling bepalen of iemand zo’n ziekte oploopt. Toch blijken kleine variaties in het DNA wel degelijk een rol te spelen bij de kans op het krijgen van infectieziektes.

AIDS

Bij AIDS is bijvoorbeeld bekend dat er bepaalde personen zijn, “elite controllers” genoemd die wel geïnfecteerd zijn met het HIV-virus, maar waarbij het optreden van de ziekte lang op zich laat wachten. Deze personen hebben vaak een bepaalde variant van het gen HLA, HLA-B57. Human Leukocyte Antigens (HLA)-moleculen zijn betrokken bij het herkennen en uitschakelen van ziekteverwekkers. Deze bevinden zich aan de buitenkant van cellen en presenteren stukjes virus of bacterie aan de “killer-T-cellen”, die vervolgens geïnfecteerde cellen doodmaken. De T-cellen moeten ziekteverwekkers herkennen, maar niet aan zogenaamde ‘zelf-peptides’ binden, omdat ze dan lichaamseigen cellen afbreken wat kan leiden tot auto-immuunziektes. Mensen met dit beschermende HLA-B57-gen blijken vaker deze auto-immuunziektes te ontwikkelen. Een groep onderzoekers uit Boston vermoedde een connectie tussen deze twee observaties. Ze gebruikten een computeralgoritme en wisten te voorspellen dat HLA-B57-moleculen een bredere activiteit hebben. Vervolgens testten zij hun theorie in 1900 HIV-geïnfecteerde patiënten waarvan 1100 met het HLA-B57-gen, en het bleek dat de ernst van de ziekte inderdaad verband hield met de bindingscapaciteit van HLA-moleculen (klik hier voor het paper in Nature, zie ook hier) Door de bredere activiteit van T-cellen van mensen met het HLA-B57-gen kunnen cellen geïnfecteerd met het HIV-virus waarschijnlijk beter in bedwang gehouden worden.

Malaria, tuberculose en bloedvergiftiging

Ook bij de vatbaarheid voor infectieziektes kunnen genen een rol spelen. Dit ontdekten onderzoekers uit Oxford en Singapore bij een studie naar malaria, tuberculose en bloedvergiftiging onder 8000 personen uit Afrika en Azië. Ze bestudeerden het gen CISH dat een rol speelt bij de reactie van het immuunsysteem op binnengedrongen ziekteverwekkers. In dit gen vonden ze 5 kleine variaties die Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs) genoemd worden. Dit zijn variaties van 1 letter van het DNA die niet direct leiden tot ziektes maar wel de kans op het krijgen van een ziekte kunnen beïnvloeden. Mensen met een bepaalde combinatie van deze SNPs in het CISH gen bleken 18% meer kans te hebben op het krijgen van een infectieziekte dan mensen die een op diezelfde plaats in het gen een andere letter hadden.

Dus, er is zeker erfelijkheid betrokken bij ziektes die veroorzaakt worden door virussen en bacteriën. Het is vast geen toeval dat sommige mensen ieder jaar een flinke griep krijgen, terwijl anderen hooguit een dagje verkouden zijn… Kortom, bijna alle ziektes zijn erfelijk!

Dit artikel verscheen oorspronkelijk op wetenschapsblog Sciencepalooza

Be visible: The importance of communicating science to the public

A report of the forum discussion of PCDI Postdoc Retreat 2010

Jos van den Broek followed a ‘normal’ path in science: after studying Biochemistry in Leiden, he obtained his PhD in Pharmacology in 1981. After he wrote a second edition of his thesis for family and friends, he started a career in science-writing. He worked as a writer for different organizations in The Netherlands for some of years, and then went to the MIT in Boston on a Science-writing Fellowship.Back in the Netherlands, he worked for a number of well-known popular science magazines, as freelancer and as editor-in-chief. Since 2002, he is (assistant)-professor in Science Communication, at the VU and Leiden University. Also, he wrote a number of books on science communication and organizes many public events.

If there is anyone in the Netherlands who knows all about science communication, it is Jos van den Broek – and he was at the PCDI Postdoc Retreat with three clear messages for young scientists: BE VISIBLE, BE VISIBLE, BE VISIBLE!

According to Jos van den Broek, there are many reasons why we, as scientists, should get involved in science- and technology communication. For example, our economy would be impossible without the high-standard life-science research and bio-business that we have. So everybody working in this field has the responsibility to explain the public what we have achieved. Also, for public acceptance and a good opinion about science, we need to communicate to the general audience. Without the approval of the public, we will never get proper funding and we won’t be able to recruit talent for the future. The one and only way to achieve this all, which is the take-home message from the lecture is to MAKE OURSELVES VISIBLE and show people that WE ARE PROUD of our achievements!

The lecture was followed by the forum discussion: ‘Your impact on society’. Jos van den Broek was joined by an established scientist (Floor van Leeuwen from the NKI), a key player in industry (Jan van de Winkel, director of Genmab BV) and a consultant in Technology Transfer (Mirjam Leloux). Together with the retreat participants we discussed recent topics, as: how to prevent catastrophes about the public vaccination for HPV (that was refused by a lot of girls/their parents because of aggressive campaigns on the internet) and the fear for the Mexican flu (thanks to our Virus-guru Ab Osterhaus). Floor van Leeuwen had been a key player in the HPV-vaccination campaign and explained us how things went wrong despite good intentions of the participating scientists. We discussed how to prevent such debacles from happening again. Everybody agreed that more informed communicators (journalists) would have helped. Floor van Leeuwen stressed that we need to educate the public that in science, there are always uncertainties to be dealt with. So again the message was: it is our duty as scientists to educate and inform, to make sure that everybody can separate the good from the incorrect and misinterpreted information that we can read in the media. If we don’t, then who would?
 
And where to achieve this better than at the basis of our education: schools. This would also help to reach a goal that Jos van den Broek stressed: we need our talent for the future! There are already programmes to bring science to high-schools, like the travelling DNA-labs, Junior Science-projects, scientists that visit schools to explain their research… You can participate in these projects, or even visit schools at your own initiative – schools are usually keen to receive guest lectures from scientists. So also for this – BE VISIBLE is very true. Do you think you have something interesting to tell? Just go and tell people about it! Maybe we should even expand these projects to primary schools, where children are very eager to learn and explore new things. Good communication to primary school teachers, convince them that science does not have to be difficult but could be very exciting. Would that be a strategy get science to primary school pupils, the new Einsteins of the future?

It is clear that this was a very inspiring and energizing morning for many of the young researchers at the retreat (including myself). But a number of questions arose from the audience: Where to find the right people to organize an event? Can we really just step up to a high-school and give a class about our research? How to find a decent writing course? Jos van den Broek suggested to look into possibilities to set up an afternoon-course or workshop with PCDI: ‘How to be a good Science Communicator’. I personally hope that PCDI will follow his advice and come up with a course full of science writing, public speaking, networking and presentation skills. I will surely attend!

I have been inspired: I definitely want to have an impact on society that goes beyond my fundamental research!

- This report was first published on the website of PCDI -

Humane genoomprojecten: 10 jaar later

Op 26 juni 2000 sprak toenmalig president van de VS, Bill Clinton, de woorden: “Vandaag …  vieren we de voltooiing van het eerste overzicht van het volledige humane genoom … Hiermee zal de mensheid immense nieuwe mogelijkheden voor de geneeskunst tot zijn beschikking hebben. Genoom-wetenschap zal een enorme impact op onze levens en de levens van onze kinderen hebben. Het zal de diagnose, preventie en genezing van de meeste, zo niet alle, humane ziektes revolutionair veranderen”. Hij had het over de publicatie van het humane genoom, met aan zijn zijde de twee hoofdrolspelers in de race: Francis Collins, de baas van het publieke Humane Genoom Project en Craig Venter van Celera Genomics. Het tijdschrift Nature wijdde vorige maand een speciale bijlage aan het 10-jarige jubileum van de publicatie van de humane DNA-sequentie.

Eind jaren 80 werd het sequencen van het complete humane genoom onmogelijk geacht. Wetenschappers  konden toen carrière maken met het sequencen van één enkel gen. Toch werd met behulp van vele miljoenen dollars overheidssubsidie in 1989 het Humane Genoom Project gestart (HUGO, The Human Genome Organsation). Hiervoor gingen onderzoeksgroepen wereldwijd samenwerken en moesten de betrokken onderzoekers zich houden aan standaard procedures. Dit was een grote verandering voor de wetenschappelijke wereld, waarin normaal elke onderzoeksgroep vrij ‘individueel’ aan zijn eigen project werkt.  In 1994 was er een klein groepje mensen die het allemaal niet snel genoeg ging en een nieuwe manier van sequencing ontwikkelden, de ‘shotgun-sequencing-techniek’. Deze techniek werd met de nodige scepsis ontvangen, maar nadat het genoom van de fruitvlieg werd gepubliceerd, werd de methode algemeen geaccepteerd (sinds 2001 wordt shotgun-sequencing voor bijna al het sequencen gebruikt). Vanaf 1998 had het HUGO dus een concurrent: het bedrijf Celera Genomics van Craig Venter. Daarna was het een nek-aan-nek race tussen het commerciële Celera met vele press-releases over het succes van hun methode en HUGO die benadrukte dat het humane genoom toch echt publiek bezit moest blijven. Uiteindelijk werd de wedstrijd met gelijkspel beëindigd in het Witte Huis met de mooie woorden van Bill Clinton. Maar is de beloofde revolutie er ook echt gekomen?

Sceptici zeggen van niet: de bekendheid van de DNA-volgorde van de mens betekent niet dat we nu alles weten. Er zijn alleen nog maar meer vragen bijgekomen, de complexiteit van ons genoom blijkt vele malen groter te zijn dan verwacht (gevreesd). De klinische toepassingen lijken voorlopig nog beperkt.  Maar de impact moet niet onderschat worden: de kennis die we nu hebben over het humane genoom is vele malen groter dan tien jaar geleden. Onderzoekers in de (medische) biologie gebruiken dagelijks databases met genoominformatie die er niet zou zijn geweest zonder de sequencing-projecten. Ook de techniek heeft niet stilgestaan – integendeel: sequencing van 1 menselijk genoom kan nu in 1 week voor zo’n $10.000, 14.000 keer goedkoper en 50.000 keer sneller dan in 2000. Momenteel zijn zo’n 5000 organismen gesequenced, waarvan ongeveer 170 mensen met verschillende etnische achtergrond. Doordat we dit nu van zowel gezonde als zieke individuen kunnen doen, is het mogelijk om foutjes of variaties in het DNA te koppelen aan bepaalde ziektes of uiterlijke kenmerken. Hiervoor liggen de moeilijkheden niet bij het sequencen zelf, maar bij de rekenkracht van computers.

Een recente doorbraak in de geneeskunde is het sequencen van kankergenomen. Wereldwijd zijn projecten gestart om 500 tumorgenomen van 50 soorten kanker in kaart te brengen. In tumoren hopen veel DNA-fouten zich op waardoor de kankercellen ontsporen, wat kan leiden tot uitzaaiingen. Door het sequencen van tumorgenomen hoopt men meer te weten te komen over de ontwikkeling van kanker.
Dat dit mogelijk is blijkt uit een recent gepubliceerde studie waarin van een borstkankerpatiënte haar ‘gezonde’ DNA en dat van haar tumorcellen vier keer in een jaar gesequenced werd. Dit onderzoek laat zien welke DNA-veranderingen op welk moment optraden, wat weer gekoppeld kon worden aan informatie van het ziekteverloop van de patiënte. Zonder de genoom-sequencing projecten van 10 jaar geleden en de technische vooruitgang die hierop volgden was dit technisch en financieel onhaalbaar geweest.

Ik deel de mening die zowel Craig Venter als Francis Collins geven in de Nature-bijlage: de gehoopte revolutie in de geneeskunde is er dan misschien nog niet, maar “the best is yet to come”. Hopelijk verschijnt er in 2020 een nieuwe bijlage waarin we kunnen lezen hoe de genetica van kanker volledig is opgehelderd en bij iedere kankerpatiënt door middel van kanker-genoom-sequencing een passende therapie gevonden zal worden… De tijd zal het leren.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op wetenschapsblog Sciencepalooza