Een opera van wormen

Kunstenaars en wetenschappers – het lijken twee uitersten. Kunstenaars zijn op een creatieve manier bezig om mooie dingen te maken en laten zien, terwijl wetenschappers hun dagen spenderen in donkere laboratoria of achter computers om de oorsprong van ons leven te ontrafelen. Toch is er meer overeenkomst dan je zou denken – ook om een succesvolle wetenschapper te worden heb je een flinke dosis creativiteit nodig. Daarbij zijn sommige onderzoeksresultaten ook echt mooi om te zien- zoals bijvoorbeeld plaatjes van allerlei biologisch weefsels die gekleurd zijn met fluorescente labels.

Vanuit de samenleving ontstaat steeds meer de behoefte om ingewikkelde wetenschappelijke ontdekkingen tastbaar te maken voor het grote publiek, en kunst kan hier een belangrijke bijdrage aan leveren. Dat dachten ook de organisatoren van de Designers & Artists 4 Genomics Award (DA4GA); het Netherlands Genomics Initiative, het Centre for Society and Genomics en Waag Society. Zij reikten woensdag 8 december 3 prijzen uit aan kunstenaars die in samenwerking met wetenschappers op een bijzondere manier onderzoek konden presenteren (zie hier).

De prijs bedroeg 25.000 euro waarmee de drie kunstenaars hun voorstel mogen uitwerken, de winnende voorstellen zijn deze zomer in Naturalis in Leiden te zien. Naast een zichzelf-producerende kogelafwerende huid en een transparante twee-staps bioreactor was een van de winnende voorstellen gebaseerd op onderzoek naar een klein wormpje, Ceanorhabditis elegans. Deze rondworm van nog geen millimeter groot (zie plaatje bij dit artikel), ook mijn favoriete proefdiertje, is heel belangrijk gebleken in genetisch onderzoek.

In de 70’er jaren zijn wetenschappers begonnen met het bestuderen van dit wormpje. Niet omdat ze zo geïnteresseerd waren in de biologie van dit organisme, maar omdat ze het als “model” voor genetisch onderzoek wilden gebruiken. Tot die tijd gebruikte niemand nog meercellige organismen, maar was een bacteriofaag of bacterie het “proefkonijn” voor genetici. Door de C. elegans-pioniers is het mogelijk geworden complex gedrag en ontwikkeling te bestuderen in een levend, meercellig diertje. Nu, zo’n 40 jaar later is onderzoek met C. elegans heel succesvol gebleken: het was het eerste meercellige organisme waarvan de complete DNA-sequentie bepaald werd (in 1998), het heeft aan de basis gestaan voor 2 Nobelprijzen (in 2002 en 2006), en wordt veel gebruikt om menselijke ziektes te bestuderen.

Kleine DNA-foutjes kunnen leiden tot allerlei duidelijke afwijkingen in dit wormpje, zoals verminderde vruchtbaarheid, dikkere of dunnere wormen, een korter of langer leven en bewegingsafwijkingen. Op deze manier is de functie van veel genen ontrafeld, wat goed overeen bleek te komen met de functie van diezelfde genen in mensen. Eén van de winnaars van de DA4GA-award wil wormpjes met DNA-afwijkingen gebruiken om een muziekstuk te maken. Verschillende DNA-afwijkingen zorgen voor andere bewegingen, en de wormen produceren daardoor in de opstelling verschillende geluiden, als ware het een opera. De wormpjes zelf worden op een groot beeld weergegeven, met als resultaat een echte “microscopic opera”.
Tijdens het beluisteren en bekijken van de opera kunnen bezoekers zich dus verdiepen in een diertje wat in de geschiedenis van de genetica een enorm belangrijke rol heeft gespeeld, en ook nu veel gebruikt wordt voor het bestuderen van humane ziektes. Kortom, genetica en kunst gaan heel goed samen!

Dit artikel verscheen oorspronkelijk op wetenschapsblog Sciencepalooza

Zo gejetlagged als een hamster?

Een jetlag is niet de prettigste ervaring van een overzeese vliegreis. Sommige mensen kunnen er beter tegen dan anderen, maar bij iedereen raakt de biologische klok behoorlijk ontregeld. Vergelijkbare effecten treden op bij mensen die bijvoorbeeld vaak nachtdiensten werken. Wij, wetenschappers, reizen nogal eens naar andere continenten voor internationale congressen. Zo zit ik nu, terwijl ik dit schrijf, in de buurt van New York. En ook al ben ik al 4 dagen aan deze kant van de oceaan, mijn systeem is nog niet helemaal aan de tijdzone gewend. Tegen de tijd dat dat zover is, vlieg ik weer terug en heb ik in Nederland nog een week nodig om weer bij te komen. Dan is alles weer normaal – dacht ik.

Totdat er vorige week een studie naar de lange-termijn-effecten van een jetlag verscheen (in PlosOne). Een aantal onderzoekers uit Berkeley, Californie, bestudeerden “experimentele jetlags” in hamsters – ze gaven de diertjes een afwijkende licht-donker-cyclus die vergelijkbaar is met een tijdsverschil van 6 uur (precies Nederland – New York dus). Niet één keer, maar gedurende twee-weken werd hun klok iedere 3 dagen vooruit gezet – iets wat mensen ook behoorlijk van slag zou maken. Gedurende deze chronische “jetlag”-periode werden de beestjes onderworpen aan allerlei geheugen-testjes.

Dat de hamsters gedurende de jetlag slechter presteerden op deze testjes verbaasde niemand. De onderzoekers keken echter ook een maand na afloop van de jetlag naar de prestaties van de hamsters. Er bleek nog steeds een groot verschil te zijn tussen de ge-jetlagde hamsters en de dieren die in gewone licht-donker cyclus waren gebleven. Dit was wel verbazend, aangezien wordt aangenomen dat na een week een jetlag wel over is.

De onderzoekers probeerden ook uit te zoeken wat het achterliggende mechanisme hierachter is. Ze vonden dat er verschillen waren in het ontstaan van nieuwe zenuwcellen en nieuwe connecties in de hippocampus (neurogenese). Dit gedeelte van de hersenen is belangrijk bij leren en geheugen, en neurogenese lijkt het belangrijkste proces hierbij te zijn. Het was al eerder ontdekt dat chronisch slaaptekort dit proces kan beinvloeden (zie hier), maar lange-termijn-effecten waren nog niet eerder onderzocht.

Worden we dan echt dommer van een jetlag? Als dat zo is, wat doe ik dan aan de overkant van de oceaan om iets te leren op een congres? En zal echt de komende maand mijn onderzoek lijden onder dit korte bezoekje aan de VS, dat eigenlijk mijn onderzoek zou moeten stimuleren?

Maar misschien moeten we onszelf niet teveel met knaagdieren vergelijken, zeker niet met de Syrische hamsters die waren uitgekozen voor deze studie. Deze soort heeft een heel precieze biologische klok – de tijd van ovulatie bij vrouwtjes-hamsters kan bijvoorbeeld op 15 minuten exact voorspeld worden. Bij mensen is de biologische klok lang niet zo precies en misschien zijn we daarom minder gevoelig voor een jetlag dan hamsters. Maar dat een jetlag vervelend is, dat staat buiten kijf. Ik kan in ieder geval de komende maand, wetenschappelijk onderbouwd, mijn reisje naar de VS de schuld kan geven voor fouten die ik maak.

Dit artikel verscheen oorspronkelijk op wetenschapsblog Sciencepalooza

En na de training drinken we … warme chocolademelk?

Ofwel: “Chocolate Milk Consumption Following Endurance Exercise Affects Skeletal Muscle Protein Fractional Synthetic Rate and Intracellular Signaling” in “Medicine & Science in Sports & Exercise (2010)”

Extran, Aquarius, AA-drink – sporters vergrijpen zich aan allerlei (dure) sportdrankjes na trainingen en wedstrijden om vocht aan te vullen en het opgelopen suiker-tekort aan te vullen. De ingredienten van de deze drankjes zijn – volgens de fabrikanten – precies uitgebalanceerd voor optimaal herstel van de schade aan de spieren die is opgetreden tijdens de inspanning. Maar daarnaast zitten de drankjes vol met chemische kleur-en smaakstoffen die weinig goeds doen. Is sportdrank na een training echt wel nuttig?

Onderzoekers uit Connecticut vroegen zich dit af – aangezien andere voedingsmiddelen eigenlijk dezelfde voedingswaarden kunnen bevatten. En ze testten – chocolademelk. Aan het onderzoek deden 8 behoorlijk goed getrainde hardlopers mee, die allemaal 45 minuten op 65%  moesten trainen. Daarna kregen ze óf chocolademelk, óf een sportdrank met precies evenveel calorieën. Daarna werden gedurende 3 uur spier-biopsieen genomen en werd gekeken naar bepaalde stoffen die betrokken zijn bij spier-herstel. Het bleek dat bij de chocolademelk-drinkers de waarden van deze stoffen duidelijk hoger waren. Ook de glycogeen-voorraden in de spieren, die nodig zijn voor langdurige activiteit, waren bij hen sneller aangevuld dan bij de hardlopers die sportdrank hadden gedronken.

Of het de chocola, de suiker of de eiwitten in de melk zijn die deze positieve effecten veroorzaken is nog niet onderzocht. Maar het is wel een goedkoper (en naar mijn mening een smaakvoller) alternatief voor de mierzoete sportdrankjes die er bestaan. Misschien een nieuw idee voor het assortiment dranken in de kantine na de woensdagavond-training? 

- Dit artikel verscheen in het December-nummer van de Tribune, het clubblad van GVAV Triathlon Groningen -

New year resolutions

A new year is approaching rapidly, so it’s time for New Year resolutions. If any of yours sound like 'Finishing my PhD' or 'Finding a new postdoc', then take a minute to think about what kind of career you want to have. Will you continue along the obvious route of doing a post-doc, struggling to get grants and finding one of the scarce research positions at university, or will you step out of 'real science' and move into industry, policy-making, or something completely different?

If you’re in doubt about your future career, or if you’re curious about what else you could do with a PhD in the life sciences, a good thing you could do for 2011 is to register straightaway for PCDI's Postdoc Retreat. In just 3 days, you will get an almost complete overview of all the possible careers within and outside the academic world. You will meet 80 - 100 other PhD students and postdocs who have similar questions. You can attend workshops from qualified trainers who will show you how to give better presentations, how to discover your transferrable skills, and how to write that perfect grant- or job application. And you can enjoy talking to people with a PhD in the life sciences who followed diverse career paths after graduating.
Last year I attended the retreat and returned to work completely energized (read my report of the retreat). For me, those 3 days were a confirmation of something that I had only partly realized at that time: my future (heart?) did not lie in the academic world. In last year’s forum discussion about 'our impact on society', I realized that this was it: I wanted to have an impact on society MY way! And I knew that I had to take action to reach my goals.

Now, almost a year later, I have taken my first steps in a career in science communication: I started writing for a popular science blog (Sciencepalooza, see also here) and I took part in the Academische Jaarprijs, a competition for the translation of science to a broad audience (see www.genenkraken.nl and my blog entries about this subject).

By being active in these fields next to doing my postdoc work, people noticed that I was truly interested in a career in science communication. This has recently led to a job offer to carry out science-communication-activities for a new European research institute being built in Groningen. So from January onwards, I will be a postdoc for 50% of the time, and working in science communication for the other 50%. All this would not have happened if I had not decided to take charge of my career last year!

At Postdoc Retreat 2010, I was able to 'Put my career in perspective'. Will you do the same in 2011? Check out the retreat’s program for 2011, read the summary of last year’s retreat and sign up to find out that 'Your Future is Your Choice!'

- This blog was first posted on PCDI's community blog - 

Op zoek naar de missende genen

Vraag iemand over zijn of haar lengte en die van familieleden, en er volgt een verhaal over dat iedereen in de familie erg lang is, of juist heel klein. Lengte is namelijk erfelijk bepaald en zelfs zo sterk, dat als de lengte van twee ouders bekend is, met 80% zekerheid gezegd kan worden hoe groot hun kinderen gaan worden. Maar welke genen, welke stukjes DNA, zorgen hier precies voor? Waarschijnlijk zijn er honderden genen die in een complex samenspel met omgevingsfactoren bepalen hoe groot we uiteindelijk worden. Maar hoe precies, is nog grotendeels onbekend.

De genomics-revolutie
Toen in 2000 de totale DNA-volgorde (het genoom) van de mens bekend gemaakt werd (zie ook hier) dacht men alle genen te kunnen vinden die lengte bepalen. Niet alleen voor lengte, maar ook om genen die betrokken zijn bij ziektes te vinden gebruiken onderzoekers op grote schaal genome-wide-association-studies (GWAS). In zulke studies worden DNA-variaties in een grote groep mensen met een bepaald kenmerk (lang, of gezond) vergeleken met dezelfde variaties in een andere groep mensen (kort, of met een bepaalde ziekte). Uit deze studies zijn al veel genen gevonden die betrokken zijn bij ziekte en gezondheid, maar er blijft veel onverklaarbaar.

Ontbrekende genen?
Terug naar het voorbeeld van lengte: bij een GWA-studie om lengte-genen te vinden zijn recent in drie studies meer dan 60.000 personen vergeleken – zoveel waren er nog nooit gebruikt in GWA-studies (zie commentaar in Nature ). De onderzoekers vonden 54 DNA-variaties in genen die lengte bepalen, maar al deze genen bijelkaar kunnen slechts 5% van de erfelijkheid van iemands lengte voorspellen. Daar is geen dure GWAS voor nodig, kijken naar de ouders is een betere methode! Maar waarom zijn niet alle genen gevonden? Met het hele genoom van de mens ontrafeld moet dit toch mogelijk zijn?
Ontbrekende genen zijn niet alleen een probleem bij onderzoek naar lengte, maar ook bij GWA-studies naar ziektes (dit wordt missing heritability genoemd. Het verschijnsel kan deels verklaard worden doordat bij GWA-studies lang niet alle DNA-variaties die voorkomen bij mensen vergeleken worden, alleen maar de meest voorkomende. De weinig voorkomende variaties zijn onbekend en dat zijn waarschijnlijk nou juist die missende genen…

Het 1000-genome-project
Om deze genen toch te vinden zou je de totale DNA-volgorde kunnen bepalen van alle mensen in een studie (sequencen) – maar dit is, ondanks de steeds snellere en goedkopere technieken nog steeds onbetaalbaar. Een andere manier is om de weinig voorkomende DNA-variaties wél te vinden. Dit wordt gedaan in het 1000-genome-project, een wereldwijde samenwerking tussen onderzoeksgroepen gestart in 2008. Het doel van dit project is om 95% van de DNA-variaties die bij minder dan 1% van de mensen voorkomen te vinden – bijna alle zeldzame variaties dus. De onderzoekers denken dit te bereiken door – zoals de naam zegt – de DNA-volgorde van 1000 mensen van verschillende etnische achtergrond compleet te sequencen.

De resultaten van dit project zullen, net als de originele publicatie van het humane genoom, voor iedereen toegankelijk zijn zodat iederen onderzoekers deze gegevens kan toepassen in studies. Dit is de kracht van het 1000-genome-project: het is namelijk gebleken dat zeldzame DNA-variaties voorspeld kunnen worden op basis van meer voorkomende DNA-variaties. Dus als er door het 1000-genome-project meer DNA-variates bekend worden, kunnen GWA-studies véél meer gegevens opleveren en kunnen de missende genen gevonden worden!

De opstartfase van het 1000-genome-project is afgerond en gepubliceerd in Nature, en nu al zijn 8 miljoen nieuwe DNA-variaties gevonden. Ook is ontdekt dat alle gebruikte gezonde mensen DNA-veranderingen hebben waarvan bekend is dat ze zeldzame ziektes veroorzaken! De invloed van één enkele DNA-verandering is dus helemaal niet zo groot als altijd werd gedacht. Waarschijnlijk zijn combinaties van veranderingen er verantwoordelijk voor dat de één wel ziek wordt, of lang, en een ander niet. Maar dat complexe samenspel tussen genetische variatie (en omgeving) is nog grotendeels onbekend.

Het 1000-genome-project wordt gezien als de volgende fase van de genomics-revolutie.Dit project kan ervoor zorgen dat zeldzame DNA-variaties niet alleen gevonden gaan worden, maar ook geassocieerd kunnen worden met ziekte en gezondheid, en zo toepassingen kunnen hebben voor de medische wetenschap.

Wordt vervolgd.

Dit stuk verscheen oorspronkelijk op wetenschapsblog Sciencepalooza en ook op de opiniepagina van de Volkskrantsite.

The Academische Jaarprijs - the end?

Our team from Groningen, the GenenKrakers (gene code breakers) has been busy for a year to come up with ideas, and had been organizing a number of public activities (see our website and previous blogs-entries: AJ 1/3 and AJ 2/3). Our plan was to use the railway as a metaphor for DNA (see picture) and to remodel a train carriage into a travelling exhibition on the role that DNA and lifestyle play in health and disease (focused on our research): the LifeLinesExpress.

Wednesday 27 October was D-Day for the participants in the Academische Jaarprijs 2010 – a competition for the best translation of science to a broad audience. On this day, the winner would be rewarded 100.000 euro to realize their plan. At an official happening in Leiden, all five teams gave a 15-minute presentation on their plans to the jury.

After submitting the proposal in September, our team put the best foot forward to make the best presentation for this day. Luckily, one of our team members was not only post-doc in bioinformatics, but also a graphic designer. He and his colleagues designed amazing animations of the train and we put together a fancy presentation. In addition, we moved our DNA-bar to Leiden, and we had our own piece of plastic 'railway' on the stage that we could bend into a DNA-molecule. Our plan was presented on stage by three team-members (including myself).

The hours of work and the many days of practice seemed to pay off - we did a great job! The presentation went smoothly, the audience liked it and apparently the jury did so too as we were invited to the Grand Finale, together with the Wageningen team. So, now we had 50% chance to win the 100.000 euro to turn our LifeLinesExpress into reality… But the odds turned against us as the (divided) jury decided that the other team, that brought a real Chilean Blue Eagle, was to win the 100.000 euro. So we got … nothing.

But was all my time and effort wasted? NO, it was NOT! Participating the Academische Jaarprijs made me realize what I am passionate about: explaining science to a broad audience, organizing events, searching for new ways to communicate complicated research. And during this competition I learned all the skills I will need for a future career in this direction.

In the meantime, I kept my research going and I was lucky that I received help from two talented students. While I was talking on the phone with graphic designers and travelling across the country, they kept my project going. Also, in this period our group got a major paper published in Cell and I submitted a grant-proposal. So I am still keeping my options open for a career in any direction, but my next career step will focused on a job where science and communication can be combined!

- This blog was first posted on PCDI's community blog - 

Het Mozart-effect

Het wordt vaak gezegd: de muziek van Mozart maakt je slimmer. Dit is een (niet-helemaal correcte) popularisatie van een principe dat ooit is onderzocht en bekend is geworden als het “Mozart-effect”. Echt slimmer wordt je niet van de muziek van Mozart, maar het is wel meermalen beschreven en onderzocht dat mensen bepaalde taken beter kunnen uitvoeren nadat ze naar muziek van Mozart hebben geluisterd. Dit zou kunnen komen omdat deze muziek je geconcentreerder en ontspannender maakt.


De medewerkers van ScienceLinx, van de Rijksuniversiteit Groningen, wilden onderzoeken wat voor effect de muziek van Mozart nou echt heeft op hersenactiviteit. Hiervoor werd niet zomaar een cd met muziek aangezet, maar werd samengewerkt met het Noord-Nederlands Orkest. In het kader van Oktober Kennismaand, was op zondag 17 oktober in een universiteitsgebouw een wetenschappelijk experiment gecombineerd met live kamermuziek bij te wonen. Als Mozart-liefhebber en hersenonderzoeker moest ik hier natuurlijk bij zijn!

Voor het experiment werden 2 toeschouwers, een man en een vrouw van vergelijkbare leeftijd, als proefpersonen aangewezen. Zij kregen een hoofdband met electrodes op, waarmee hersengolven gemeten werden. Na het kalibreren van de meetinstrumenten zette het kamerorkest bestaande uit een klarinettist, een cellist, een alt-violist en twee violisten, een klarinetquintet van Mozart in. Mooie klanken vulden al snel de ruimte in de Bernouilliborg, een universiteitsgebouw waar normaal wiskunde-colleges worden gegeven. De twee proefpersonen moesten zo geconcentreerd mogelijk luisteren, en de andere toeschouwers konden live hun hersenactiveit zien.

Het was duidelijk te zien dat de muziek vergelijkbare effecten had op beide deelnemers: plostelinge harde klanken werden onmiddellijk gevolgd door hogere hersenactiviteit. Verstoringen van buitenaf (een tv die ineens geluid maakte, een huilend kind) leidden ook tot heftige verhogingen van de hersenactiviteit. Maar toch was er weinig verschil tussen het rustige tweede deel en het actievere derde en vierde deel van het klarinetquintet. Ook leek het dat het concentreren gedurende het concert makkelijker werd voor de proefpersonen: de activiteit werd gemiddeld lager en ze waren minder snel afgeleid.  Er waren echter ook individuele verschillen: zo had soms, zonder duidelijke aanleiding, de vrouwelijke proefpersoon een hogere hersenactiviteit.

Na de pauze namen de strijkinstrumenten afscheid en speelde de klarinettist alleen een stuk van de moderne Italiaanse componist Luciano Berio – die vooral atonale muziek heeft geschreven. Heel anders dan de harmonieuze klanken van Mozart – voor mij was het in ieder geval minder makkelijk om naar te luisteren. Toch leek het de proefpersonen redelijk goed af te gaan, en bleef hun hersenactiviteit behoorlijk beperkt. Na afloop sprak ik de vrouwelijke proefpersoon, die naar eigen zeggen erg sterk op omgevingsgeluiden reageert omdat ze docent is, en daardoor alles moet opmerken. Ten tweede speelt ze zelf cello waardoor ze iedere fout en/of vals nootje in de muziek opmerkt. Inderdaad was tijdens het Mozart-stuk duidelijk te zien dat zij vaker sterke pieken vertoonde dan de andere proefpersoon.

Het lijkt er vanuit mijn observerende positie op dat concentratie voornamelijk persoons- en omgevingsafhankelijk is. Een groot verschil tussen de verschillende muziekstukken kon ik als toeschouwer niet opmaken uit de hersengolven. Maar de medewerkers van ScienceLinx gaan de gegevens nu analyseren en hopen binnen enkele dagen de resultaten te publiceren. Misschien zijn er dan wel duidelijkere verschillen te zien… In ieder geval een leuk experiment voor de zondagmiddag, waar duidelijk werd dat je wetenschap prima kunt combineren met klassieke muziek!

 
Dit artikel verscheen oorspronkelijk op wetenschapsblog Sciencepalooza