Onderzoekers van het Nederlands Kanker Instituut, het onderzoeksinstituut van het Antoni van Leeuwenhoek, en Oncode Institute hebben een methode ontwikkeld waarmee ze kunnen bekijken wat er gebeurt als stukken DNA worden verplaatst. Met de nieuwe techniek knippen, draaien en verplaatsen ze stukken DNA, soms over grote afstanden. Op die manier kunnen onderzoekers voor het eerst op systematische wijze onderzoeken hoe de locatie van DNA de functie van genen beïnvloedt.
Deze methode is anders dan technieken zoals CRISPR. Terwijl CRISPR doorgaans kleine, specifieke aanpassingen uitvoert, maakt deze nieuwe aanpak het mogelijk om juist grote DNA-fragmenten op diverse manieren te verplaatsen. Hierdoor kunnen onderzoekers voor het eerst op systematische wijze onderzoeken hoe de locatie van DNA de functie van genen beïnvloedt. Dit onderzoek is financieel mogelijk gemaakt door onder meer de AVL Foundation en KWF Kankerbestrijding
Juiste gen op juiste plaats
Met de nieuwe aanpak van het husselen van DNA zijn inmiddels twee grote onderzoeken uitgevoerd. In het eerste onderzoek, gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Science, verhuisden de onderzoekers een gen duizenden keren naar andere plekken in de buurt. Het verrassende resultaat: het gen functioneert het best op zijn oorspronkelijke plek.
Gewoonlijk worden genen aangestuurd door specifieke stukjes DNA die je kunt beschouwen als ‘schakelaars’: ze bepalen of een gen actief is en in welke mate. Zelfs wanneer het gen dichter bij zo’n schakelaar werd geplaatst, leidde dat niet altijd tot betere werking. Soms werd het juist minder actief of schakelde het volledig uit. “We dachten dat een gen beter zou werken als het dichter bij zijn aan-knop ligt, maar dat klopt niet. De omgeving van het gen blijkt minstens zo belangrijk,” zegt promovendus Mathias Eder.
Lijmpunten
In het tweede onderzoek, gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Structural & Molecular Biology, richtten de onderzoekers zich op grote stukken DNA die altijd aan de rand van de celkern zitten (ook wel LADs genoemd). Met hun husseltechniek braken ze deze gebieden in stukken, draaiden ze om of verhuisden ze naar nieuwe plekken. Wat bleek: LADs zitten niet met één enkel lijmpunt vast, maar met een hele reeks ‘knoopjes’. Sommige knoopjes houden stevig vast, andere laten makkelijker los.
Deze ontdekkingen maken duidelijk dat de volgorde van elementen in het DNA niet willekeurig is, maar deel uitmaakt van een verfijnd systeem van posities en verbindingen. Inzicht in hoe dat systeem functioneert, helpt onderzoekers beter te begrijpen hoe genen worden in- of uitgeschakeld en waarom die processen soms misgaan bij ziektes zoals kanker.
Scrambled DNA-methode
De nieuwe scrambled DNA-methode is daarbij een krachtig hulpmiddel. Niet alleen voor dit onderzoek, maar ook voor talloze andere vraagstukken over de structuur van ons DNA. Zoals postdoc-onderzoeker Lise Dauban het verwoordt: “We hebben pas een glimp opgevangen van de spelregels. Nu we het DNA zelf kunnen herschikken, kunnen we ze eindelijk gaan ontdekken.”
In juni werd bekend dat onderzoekers van het Berlijnse Charité-ziekenhuis een nieuw AI-model hebben ontwikkeld, genaamd crossNN, dat via epigenetische kenmerken meer dan 170 soorten kanker nauwkeurig kan opsporen. Dit biedt een veelbelovende, snelle en minder invasieve methode voor kankerdiagnostiek. De technologie maakt gebruik van zogenaamde epigenetische vingerafdrukken: unieke patronen van chemische veranderingen in het DNA die kenmerkend zijn voor tumoren.
