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

Een klein wormpje om hersenziektes te bestuderen

Bij de afdeling Genetica in Groningen probeert een groep onderzoekers genen te vinden die betrokken zijn bij ziektes van de hersenen, zoals de ziekte van Parkinson, Alzheimer en Huntington. De verschijnselen van deze ziektes worden veroorzaakt door het doodgaan van zenuwcellen in de hersenen. In deze cellen ontstaan samenklonteringen van eiwitten, die er waarschijnlijk voor zorgen dat de cellen doodgaan. Maar hoe dit precies werkt is nog onduidelijk. Om de ziektes beter te begrijpen zoeken wij naar genen die het vormen van die samenklonteringen beïnvloeden.

Hiervoor gebruiken we een nietig klein wormpje dat nog geen millimeter groot is en niet eens hersenen heeft: Caenorhabditis elegans. Het klinkt misschien raar, maar mensen lijken meer op deze worm dan je zou denken. We hebben namelijk heel veel van ons erfelijk materiaal, ons DNA, gemeen met dit wormpje. En zelfs 90% van de genen die betrokken zijn bij humane ziektes komen ook voor in de worm! Er is al heel veel belangrijk onderzoek gedaan met deze worm: het beestje heeft 2 Nobelprijzen opgeleverd (in 2002 en 2006) en was het eerste meercellige organisme waarvan de totale DNA-volgorde bekend werd (in 1998).

Wij hebben wormpjes die genetisch zo aangepast zijn dat ze de ziekmakende eiwitten produceren die bij mensen voorkomen bij de ziekte van Huntington. De wormpjes krijgen dan ook de samenklonteringen die lijken op die in de hersenen van Huntington-patiënten voorkomen. Vervolgens zoeken we naar genen die ervoor zorgen dat er meer of minder van die samenklonteringen ontstaan. Met verschillende technieken hebben we al bijna 200 van deze genen gevonden. En aangezien het menselijk DNA veel lijkt op dat van de worm, zou het kunnen dat deze genen ook bij mensen het vormen van de samenklonteringen beïnvloeden.

Eén gen dat we recent gevonden hebben is modifier of aggregation-4 (moag-4) (in augustus gepubliceerd in het vaktijdschrift Cell). Wanneer dit gen wordt uitgeschakeld in wormen met het huntington-eiwit (links), krijgen de wormen veel minder en veel later samenklonteringen (rechts). Ook de schadelijke effecten van de samenklonteringen worden minder. Mensen hebben dit gen ook, het komt voor in twee varianten: serf1 en serf2. De functie van deze genen is nog grotendeels onbekend. Maar wanneer we het uitschakelen in menselijke cellen waarin samenklonteringen optreden, ontstaan die ook minder (snel).

Met vervolgonderzoek proberen we nu verder uit te zoeken wat de functie van het gen precies is. In ieder geval zorgt deze ontdekking ervoor dat we het proces van het vormen van de samenklonteringen beter kunnen begrijpen. Deze ontdekking kan in de toekomst misschien ook van pas komen voor het ontwerpen van nieuwe behandelingen voor de ziekte van Huntington en andere ouderdomsziektes van de hersenen. Zo kan een wormpje dus nuttig zijn om menselijke ziektes te bestuderen.

- Dit artikel verscheen eerder op Scilogs -

Een stapje verder in het ontrafelen van de ziekte van Huntington

De ziekte van Huntington wordt veroorzaakt door een verlenging van een stuk van het Huntingtine-gen. Dit stuk bevat een aantal keer achterelkaar het aminozuur glutamine (Q) – bij de meeste mensen tot zo’n 35 glutamines. Zitten er echter meer dan 40 glutamines (polyglutamine) in het Huntingtine-gen, dan kan het eiwit huntingtin niet meer goed gevouwen worden en ontstaan eiwitophopingen. Deze zogenaamde “aggregaten” zijn (één van de) boosdoeners bij de ziekte van Huntington.

Hoe deze opstapelingen van eiwit precies ontstaan is niet helemaal duidelijk. Met een subsidie van het Prinses Beatrix Fonds en de Vereniging van Huntington wordt in het UMC Groningen, onder leiding van dr. Ellen Nollen, dit proces onderzocht. Hierbij maken ze gebruik van kleine wormpjes (C. elegans genaamd) die verlengde polyglutamine-eiwitten hebben (zoals bij de ziekte van Huntington). In deze wormpjes proberen de onderzoekers genen te vinden die aggregatie kunnen versnellen of vertragen – belangrijke informatie om het proces van aggregatie beter te begrijpen.

MOAG-4
De onderzoekers zoeken zowel naar genen die aggregatie versnellen, als genen die aggregatie vertragen. Zo hebben ze al meer dan 200 genen gevonden en één daarvan, Modifier of Aggregation-4 (moag-4) genaamd, bleek een belangrijke ontdekking te zijn. Wanneer dit gen uitgeschakeld is, hebben de wormen 70% minder aggregaten. Ook hebben ze minder last van de schadelijke effecten van de aggregaten. Dit is afgelopen augustus gepubliceerd in het toonaangevende tijdschrift ‘Cell’.

Door biochemische technieken ontdekten de onderzoekers dat afwezigheid van MOAG-4 zorgt voor een andere vouwing van de polyglutamine-eiwitten, waardoor ze niet volledig konden aggregeren. Hiernaast bleek MOAG-4 niet alleen een effect te hebben op polyglutamine-eiwitten, maar ook op alpha-synucleine en amyloid-beta, eiwitten betrokken bij respectievelijk de ziekte van Parkinson en Alzheimer.

Serf1 en Serf2
Het blijkt dat zoogdieren en mensen twee genen hebben die sterke gelijkenis vertonen met moag-4: Serf1 en Serf2. Over deze eiwitten is nog bijna niets bekend. De onderzoekers bekeken het effect op eiwitaggregatie van deze genen in humane gekweekte cellen met mutant Huntingtine, en zagen dat vermindering van Serf1 en Serf2 ook de hoeveelheid aggregatie terugbracht.

Relevantie voor de humane ziekte?
Afwezigheid van MOAG-4/SERF zorgt dus voor minder schadelijke effecten van bepaalde ziekte-eiwitten. De onderzoekers weten nog niet wat aanwezigheid van MOAG-4 dan wél doet. Maar dat het gen zowel in wormen als in mensen bestaat, maakt de ontdekking zeer interessant voor de ziekte van Huntington. Deze ontdekking leidt tot meer begrip van het eiwit-opstapelings-proces en kan in de toekomst de zoektocht naar medicijnen wellicht helpen.

- Dit artikel is gepubliceerd in de nieuwsbrief van het Prinses Beatrix Fonds van oktober 2010 -