GENen kraken in GroninGEN

Dit artikel is deel 1 in de reeks over de Academische Jaarprijs – een wedstrijd tussen Nederlandse universiteiten en onderzoeksinstellingen voor de beste vertaling van wetenschappelijk onderzoek naar een groot publiek. Vijf teams strijden op 27 oktober tijdens de finale in de Stadsgehoorzaal in Leiden om een prijs van 100.000 euro om hun plannen waar te maken.
 
Hoe je gezond oud kunt worden ligt voor een groot deel verscholen in ons erfelijk materiaal, het DNA. De combinatie van genen en levensstijl bepaalt je toekomstige levenslijn van ziekte en gezondheid. Op de afdeling Genetica van het Universitair Medisch Centrum Groningen wordt onderzoek gedaan welke genen erfelijke ziekten en eigenschappen bepalen – ons team voor de Academische Jaarprijs heet dan ook de “Genenkrakers”.

Het onderzoek van de groep van professor Cisca Wijmenga, een van de teamcaptains, is specifiek gericht op het zoeken naar genen die betrokken zijn bij ziektes die te maken hebben met een verstoord immuunsysteem, zoals reuma, diabetes en gluten-intolerantie (coeliakie). Op het eerste gezicht lijken deze aandoeningen behoorlijk verschillend, maar door onderzoek van de groep van prof. Wijmenga is gebleken dat deze ziektes veroorzaakt kunnen worden door gemeenschappelijke genen (zie review-artikel uit 2009).

Om tot dit inzicht te komen zochten de onderzoekers naar kleine variaties in het DNA van soms maar 1 letter (Single Nucleotide Polymorphisms, SNP’s) en gebruikten ze genome-wijde-associatie-studies (GWAS) om verschillen tussen controle-DNA en DNA van mensen met deze ziektes te vinden. Ze richtten zich in eerste instantie op patiënten met coeliakie, wat bij 1-2% van de bevolking voorkomt. De afgelopen jaren hebben ze zo 40 DNA-variaties geïdentificeerd die betrokken zijn bij deze aandoening (artikelen uit 2007, 2008, 2009 en 2010). Door vervolgens deze DNA variaties ook te bekijken in patiënten met andere ziektes konden ze inderdaad bewijzen dat reuma, diabetes en coeliakie veel van hun genetica delen (artikelen uit 2007, 2008, 2008 en 2009).

Door dit onderzoek is niet alleen veel meer duidelijk geworden over de biologie van deze aandoeningen, ook kunnen deze genetische variaties gebruikt worden om individuen met een hoog risico op coeliakie te identificeren (artikel in 2009). Door op een vroege leeftijd coeliakie te herkennen kan met een gluten-vrij dieet voorkomen worden dat mensen op latere leeftijd gezondheidsproblemen krijgen. Op deze manier heeft de genetica een vrij direct gevolg voor patiënten.

Maar er was nog een vraag die de onderzoekers intrigeerden. Voordat in de jaren ’50 werd ontdekt dat coeliakie behandeld kon worden met een gluten-vrij dieet leidde de ziekte vaak tot verminderde vruchtbaarheid en vroegtijdig overlijden en leidde daarmee tot minder nakomelingen. Maar waarom komen deze specifieke variaties, die de kans op coeliakie vergroten, dan wel bij zoveel mensen voor? Om een antwoord op deze vraag te krijgen bekeken de onderzoeker een aantal DNA-varianten betrokken bij coeliakie, en berekenden of deze vaker voorkomen in de algemene populatie dan je op basis van geschiedenis zou kunnen verwachten. Een variant in één specifiek gen, SH3B3 genaamd, bleek inderdaad vaker voor te komen dan verwacht en de onderzoekers toonden tevens aan dat dragers hiervan beter beschermd zijn tegen bacteriële infecties. Er werd berekend dat dit voordeel ongeveer 1200-1700 jaar geleden voorkwam, tijdens een periode van pest epidemieën. Dat een deel van de mensheid de pest heeft overleefd moeten we nu bekopen met een hogere kans op immuun-gerelateerde ziektes.

De Genenkrakers willen in hun project duidelijk maken hoe mooi DNA is en hoe belangrijk genetica is voor een betere kennis over gezondheid. Hiervoor willen ze de spoorrails gebruiken als metafoor van het DNA: beiden zijn opgebouwd uit twee strengen die onderling verbonden zijn. Als je bedenkt dat er in de hele wereld niet genoeg spoor ligt om alle (6 miljard) letters van het DNA binnen één cel weer te kunnen geven, kun je nagaan hoe groot en complex ons erfelijk materiaal is. Het is de taak van onderzoekers als de Genenkrakers om deze complexiteit te ontrafelen en hiermee een beter inzicht te krijgen in wat onze levenslijn van ziekte en gezondheid gaat bepalen.

Bekijk de gedetailleerde plannen voor de Academische Jaarprijs op onze website, volg ons via blog, facebook, hyves en twitter en bekijk onze pitch!

Dit artikel verscheen oorspronkelijk in een reeks over de Academische Jaarprijs op wetenschapsblog Sciencepalooza

Eindelijk zo oud als Methusalem?

Volgens de Bijbel (Genesis 5:27) werd Methusalem maar liefst 969 jaar oud. Ook zijn familieleden bereikten astronomisch hoge leeftijden: zijn vader werd 365 jaar oud en zijn zoon zou het 777 jaar hebben volgehouden. Nu de medische wetenschap steeds beter wordt, en ziektes waar men vroeger aan dood ging met een bezoekje aan de huisarts kunnen worden verholpen wordt de vraag of mensen echt zo oud kunnen worden steeds relevanter. Wat bepaalt eigenlijk hoe oud iemand kan worden? Is er een magisch recept? Of zit het allemaal in je genen?


Methusalem-genen?
Net als bij Methusalem zit hoge leeftijd vaak in de familie. Dit wijst op een erfelijke aanleg voor ouderdom, maar een “gen voor ouderdom” is nog niet gevonden. Onderzoekers zijn al decennia lang bezig om uit te vinden welke genen levensduur kunnen beïnvloeden. De eerste aanwijzingen voor een genetische basis van ouderdom kwamen van studies met een klein wormpje, Ceanorhabditis elegans. In 1988 werd gepubliceerd dat een mutatie in een gen, later age-1 genoemd, de levensduur van de worm tot wel tweemaal kon verlengen. De zoektocht hield echter niet op bij de worm.

GWAS en SNP-chips
Wat is toch het geheim waardoor sommige mensen meer dan 100 jaar oud kunnen worden, en daarbij nog gezond kunnen blijven ook? Door de recente ontwikkelingen op het gebied van de genetica wordt het steeds makkelijker om bij grote groepen mensen naar kleine variaties in erfelijke informatie te zoeken (zogenaamde genome-wide-association-studies – kortaf: GWAS). Voor het vergelijken van het DNA worden zogenaamde SNP-chips gebruikt: microchips waarop heel veel 1-letter-DNA-variaties (SNP’s) “gespot” zijn. Hierop kunnen DNA-samples aangebracht worden en gekeken worden welke 1-letter variaties in een specifieke groep mensen voorkomen. Wetenschappers uit Boston gebruikten SNP-chips van het bedrijf Illumina om DNA van een groep “centenarians” (100-jarigen) te vergelijken met “gewone mensen”. Ze vonden maar liefst 150 DNA-variaties die geassocieerd konden worden met een hoge leeftijd, en op basis van deze variaties was het mogelijk om met 77% nauwkeurigheid te voorspellen of iemand de 100 zou halen. Een werkelijk ongeëvenaarde doorbraak in het onderzoek naar ouderdomsgenen! Deze studie werd dan ook versneld gepubliceerd in het toonaangevende tijdschrift Science. Science organiseerde een persconferentie en veel gewone media berichtte over deze nieuwe ontdekking.

Kritiek
Maar het leek te mooi om waar te zijn. De dagen daarop stonden wetenschapsblogs vol met kritiek op het artikel, het bleek namelijk dat de onderzoekers verschillende typen DNA-chips hadden gebruikt voor hun studie. Van één daarvan (de Illumina 610-chip) was bekend dat een aantal “spots” niet goed zijn en juist deze werden geassocieerd met ouderdom! Er was veel kritiek op Science: het was ongepast dat een artikel met zulke fouten in zo’n toonaangevend tijdschrift gepubliceerd kon worden! Waarom hebben de reviewers deze fout niet eerder opgemerkt? Topbladen moesten maar eens ophouden met sexy wetenschap te willen publiceren ten koste van kwaliteit! (zie bijvoorbeeld dit artikel) – het hele onderzoeksveld stortte zijn gal uit over deze grote fout van Science. Ook op de onderzoekers was veel kritiek – hoe hadden ze zo dom kunnen zijn! Maar hun resultaten waren al eerder gepresenteerd op internationale congressen, en toen had niemand het gebruik van de Illumina-610-chips opgemerkt. Terwijl andere aspecten van het artikel, zoals de statistische analyses, zeer robuust en goed gecontroleerd waren, leken de onderzoekers echt niet op de hoogte van de fouten op de Illumina-610 chips en had ook niemand ze erop gewezen.

Sexy wetenschap
Het is het onderwerp dat ervoor gezorgd heeft dat het artikel zo snel, inclusief fouten in het tijdschrift is verschenen. Ook de wetenschap is modegevoelig en op dit moment is veroudering “hip” en “sexy”. Maar zijn de resultaten dan helemaal niet waar? Dat lijkt erg ongeloofwaardig, denken de onderzoekers. Momenteel zijn ze bezig om een deel van de DNA-monsters opnieuw te vergelijken op andere chips en de gegevens opnieuw te analyseren, waarbij ze niet uitsluiten dat de conclusies van het onderzoek enigszins kunnen veranderen. Maar veel willen ze er niet over zeggen, geschrokken als ze zijn over de golf van kritiek die via de media over ze heen is gekomen.

Ook reviewers van een van de beste wetenschappelijke tijdschriften kunnen dus een fout door de vingers zien, maar in het geval van Science leidde dit tot een heuse media-rel. Gelukkig kunnen we hieruit concluderen dat de wetenschap zichzelf weet te controleren, doordat er genoeg onderzoekers zijn die een artikel gedetailleerd lezen. Hopelijk zullen de conclusies van het onderzoek niet veel veranderen en kunnen we alsnog op zoek naar de eeuwige jeugd met behulp van de Methusalem-genen.

Dit stuk verscheen eerder op wetenschapsblog Sciencepalooza en op de opiniepagina van de Volkskrantsite

Dans! En ik vertel u hoe gezond u bent…

Bij veel diersoorten, zoals bepaalde vogels, is een “dans” onderdeel van het paringsritueel. Mannetjes proberen vrouwtjes te imponeren met hun dans; vrouwtjes op hun beurt kunnen aan de dans van het mannetje veel aflezen over zijn gezondheid, kortom, of het wel een geschikte partner is. Wie zich wel eens in de vroege uurtjes in een uitgaansgelegendheid bevindt zal het niet ontgaan dat ook mensen met dansbewegingen proberen indruk te maken op het andere geslacht. Maar heeft dansen dan ook invloed op de partnerkeuze bij mensen? Dat lijkt moeilijk te bepalen omdat ook uiterlijk een belangrijke rol speelt, en dat moeilijk los is te zien van een dansend persoon. Door computer-trucjes kunnen onderzoekers nu deze twee aspecten loskoppelen.

Dansende avatars

Om dansbewegingen beter in kaart te brengen lieten Britse en Duitse onderzoekers van Northumbria University (UK) mannen dansen voor 12 camera’s (zie hier voor het onderzoek in Biology Letters). Vervolgens maakten ze een “avatar” van de dansbewegingen, waarbij de bewegingen goed te zien waren, maar niet het uiterlijk van de proefpersoon. Bekijk ook de filmpjes van de avatars: goede dansers versus slechte dansers. Hierna lieten ze vrouwen de verschillende filmpjes beoordelen. Alhoewel alle dansende mannen amateurs waren, bleek er een groot verschil te zijn in de beoordeling van de dansvormen. Figuren die veel met hun romp, nek en hoofd bewogen, haalden hogere scores dan de avatars die alleen met hun armen en benen bewogen. De onderzoekers suggereren dat het maken van complexe bewegingen een teken is van goede conditie en gezondheid. Daardoor zouden vrouwen deze dansbewegingen als “beter” aanmerken en de bijbehorende mannen ook aantrekkelijker vinden.

Symmetrie

De rol van dansen bij partnerkeuze is al vaker onderzocht. Zo verscheen er in 2005 een artikel in Nature waarbij Amerikaanse onderzoekers mannen en vrouwen uit Jamaica lieten dansen voor een camera en van hun bewegingen ook een animatie maakten (zie hier). Mannelijke en vrouwelijke proefpersonen moesten vervolgens de danskwaliteiten beoordelen. Van de dansende proefpersonen was al eerder bepaald hoe ‘symmetrisch’ zij waren. Het bleek dat er een sterk verband was tussen iemands (eerder bepaalde) symmetrie en zijn danskwaliteiten. Bij veel diersoorten is symmetrie gekoppeld aan een gezondheid, vruchtbaarheid en levensduur (zie bijvoorbeeld hier). Symmetrie, vooral van het gezicht, is daardoor een heel belangrijk selectiecriterium bij de partnerkeuze.

Kort door de bocht gezegd: hoe gezonder een man is, hoe symmetrischer hij is en hoe beter hij kan dansen. Zo simpel ligt het natuurlijk niet, maar misschien is het vinden van de geschikte partner in een discotheek toch helemaal niet zo’n slecht idee. Wat danslessen hieraan bij kunnen dragen is nog niet onderzocht. 

Dit artikel is oorspronkelijk verschenen op wetenschapsblog Sciencepalooza

The Academische Jaarprijs - continued

In May, I wrote about how our team, the Genenkrakers (gene code breakers), got selected for the finals of the Academische Jaarprijs. What this would mean for my activities was not really clear to me at that point, but now, after having submitted the full proposal, I know it involves being organizer, bartender, entertainer, actor, movie director, and much more. So what have we been doing over the past few months? Well, a lot! This year, at Noorderzon, a new building full of science appeared in between the music stands, theatres, arts, food, wine and beer. (Noorderzon is a yearly performing arts festival held in Groningen.) Our team for the Academische Jaarprijs was asked to participate in this new Science Center, called Cu³. After some brainstorming, we came up with the idea of a “DNA bar”: serious science with a hint of the main activities of the festival’s visitors.

At this bar, we sold DNA necklaces: visitors were given a cotton swab and asked to take some saliva from their inner cheek, we isolated their DNA and put it in a capsule that could be hung on a necklace. The Cu³ was a big success (it had more than 5000 visitors over 10 days), and our DNA bar was an excellent idea – we sold over 1100 DNA necklaces! Who would ever have expected such a success! Isolating 1150 DNA samples is a lot of work, so we asked for help from our colleagues in the Department of Genetics.


Without any trouble we got over 40 volunteers to work behind the bar for an afternoon or evening. For me, it involved organizing the bar schedule, supervising the shifts, and keeping track of the stocks in the bar. In addition, I did a number of shifts myself, explaining to visitors why we were doing this, persuading them to have their DNA isolated, and helping in the isolation process. I also got to know the other members of the Qu³ – all people who, next to their regular jobs as a teacher, scientist, artist or student, had volunteered to work long evenings in this Science Center at an arts festival… Those were 10 long days, but it was great fun.
When Noorderzon was over, there was no time to recover as our team had to have their TV pitch filmed. Our plan was to act a short interview, explaining the metaphor between DNA and the railway, and for this interview we needed trains. The NS (Dutch railways) has a conference center in Utrecht, where there are simulated trains available for certain purposes. So, accompanied by a photographer and a camera women, we all traveled to Utrecht, where it took us almost the whole day to record a 3-minute movie, not including the time we had spent writing the script and designing the animations that are part of the movie.

This project is really giving me opportunities to see a whole different side of science. Working in the Science Center gave me an incredible amount of energy and enthusiasm. I think I found out the direction in which I will have to steer my career in the future. For now, I’m recovering from the festival and trying to get my lab work running again (almost forgot, I’m still a post-doc) and remembering the great evenings at the DNA bar.
Please visit our website and weblog and do join our Facebook, Twitter and Hyves groups to help us win the prize in October!

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