DNA Etcetera. Redactie Jop de Vrieze, Kristy van Lammeren & Frans van Dam

Transcriptie

1 DNA Etcetera Redactie Jop de Vrieze, Kristy van Lammeren & Frans van Dam

2

3 Voorwoord DNA, genen, biotechnologie, genomics of genetisch veranderde gewassen. Sla een krant open en je vindt hierover wel ergens een bericht. CSI DNA does not lie! - is bijna elke avond op TV en in een beetje SF-film lopen genetisch aangepaste wezens rond. Maar wat betekent DNA of gen nou eigenlijk? Wat voor DNA-onderzoek wordt er gedaan? Wie wordt er straks beter van en wie heeft last van de nadelen? Worden we straks allemaal patiënt voordat we ziek zijn, omdat we weten dat we extra kans maken op ziekte x of y? Het DNA-onderzoek is in een enorme stroomversnelling terecht gekomen. Onderzoekers bekijken tegenwoordig duizenden genen tegelijk. Deze en vele andere zaken kun je vinden op www. allesoverdna.nl, een website die sinds maart 2005 online is. Deze site is er ook voor scholieren, die er lesmateriaal en opdrachten kunnen vinden. Docenten kunnen er een Reizend DNA-lab bestellen dat de klas een bezoek brengt. Dit boek bevat een greep uit (bewerkte) artikelen van Als bron van verwondering of stof tot nadenken. Frans van Dam & Kristy van Lammeren Centre for Society and Genomics Tegelijkertijd spelen er ook maatschappelijke kwesties. Is het wel zo prettig om alles te willen weten? Van wie zijn genen nou eigenlijk? Wie heeft toegang tot een DNA-databank?

4

5 Inhoudsopgave DNA: code in 4 letters 6 Het DNA ontrafelds 9 De strijd om het menselijk DNA 10 Apen krijgen geen AIDSs 13 DNA sequencen: een gevecht tegen de getallens 17 Bouwstenen in 3Ds 21 Beter, sneller, knappers 25 Mooier en slimmer met genomics 26 Smaak zit in de genen én tussen de oren 28 Is dik-zijn genetisch bepaald? 30 De mens op het spoor 35 Boeven vangen met DNA 36 DNA geeft hints over uiterlijk 39 Vanuit Afrika de wijde wereld in 42 Nieuwsgierig naar DNA 44 Foutje bedankt 49 Kankergenen opsporen 50 DNA-reparatie in de strijd tegen kanker 53 De wereld veroverd met een DNA-chip 56 Rekenen aan darmkanker 59 Genen repareren 62 Koppie koppie 65 Depressief, en nog hoofdpijn ook 66 Genen en de zieke geest 69 Eiwit de mist in 72 Elk wat wils 77 Medicijn op maat 78 DNA testen via het internet 80 Een pleister van RNA 84 Ecologisch verantwoord 89 Autorijden op landbouwafval en olifantenpoep 90 Miljoen nieuwe genen in zeewater 92 Plantaardige vampiers 94 Hap slik weg 99 De aardappel: volksvoedsel en zorgenkindje 100 Past genomics in biologische veredeling? 103 Droge rijst voor Afrikanen 106 Wereldwijd 109 Microsoldaten sporen landmijnen op 110 Van wie is dat gen nou eigenlijk 112

6 DNA: CODE VAN 4 LETTERS 6 DNA: code van 4 letters DNA Een DNA-molecuul bestaat uit twee lange strengen die om elkaar heen gedraaid zijn en precies in elkaar passen. Deze vorm wordt een dubbele helix genoemd. Een DNA-streng is opgebouwd uit vier verschillende nucleotiden, namelijk Adenine (A), Thymine (T), Cytosine (C) en Guanine (G). Met de letters ATCG wordt de taal van het DNA geschreven. De twee DNA strengen zijn als een soort ritssluiting met elkaar verbonden, waarbij een A altijd gekoppeld is aan een tegenoverliggende T en een C altijd aan een G. Al in 1869 werd DNA ontdekt. Toen de Zwitserse biochemicus Johann Friedrich Miescher de stof uit witte bloedcellen isoleerde, werd zijn bevinding echter nog niet op waarde geschat. In de jaren die volgden ontstond het idee dat het molecuul bestond uit vier eiwitgroepen, nucleotiden genoemd, verbonden met een nucleïnezuur. Dit bleek niet het geval. In 1953 werd de chemische structuur van desoxyribonucleïnezuur, want zo heet de stof eigenlijk, opgehelderd door James D. Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins en Rosalind Franklin. Een jaar eerder hadden Alfred Hershey en Martha Chase bewezen dat DNA de drager van erfelijke eigenschappen is. Op basis van deze ontdekkingen stelde Crick vast dat eiwitten worden geproduceerd uit genen, DNA dus, en niet andersom. Met andere woorden: DNA is de basis.

7 In de vijftig jaren die volgden beleefde DNA-onderzoek een stormachtige periode. Nadat in 1975 Frederick Sanger een methode om de nucleotidenvolgorde van DNA te bepalen had ontwikkeld, was in 2001 het grote moment daar: de sequentie van het menselijk genoom was bekend! Hiermee brak het genomics tijdperk aan. Niet alleen de genen van de mens werden in kaart gebracht, ook planten, dieren en micro-organismen moesten er aan geloven. Dit leverde een berg aan kennis op. Steeds beter weten we te doorgronden hoe organismen ontstaan, wat hen uniek maakt en hoe we gebruik van hen kunnen maken. DNA blijkt niet allesbepalend te zijn voor hoe organismen eruit zien. Verder maakt niet een gen, maar de samenhang van meerdere genen tot wie wij zijn. Al deze nieuwe inzichten leidden ook tot discussies: in hoeverre mogen wij als mensheid de natuur naar onze hand zetten? Wat zouden de gevolgen kunnen zijn als onze experimenten mislopen? Niet voor niets hebben wetenschappers die zich met genomics bezighouden altijd nadrukkelijk contact gezocht met de maatschappij. Het is duidelijk dat genomics-onderzoek inzicht en mogelijkheden biedt, waardoor we onszelf steeds een klein beetje beter te begrijpen, en steeds iets beter voor onszelf te zorgen. Wat is genomics? Genomics is de nieuwe term voor grootschalig onderzoek naar erfelijkheid en de genen. Het woord genomics is afgeleid van genoom (het totaal van genen in een organisme). Genomics-onderzoek kan gaan om genen van mens, dier, plant en micro-organismen. DNA: CODE VAN 4 LETTERS 7

8

9 Het DNA ontrafeld De laatste jaren is de kennis die voortkwam uit het genomics-onderzoek in rap tempo vergroot. Cruciaal hierbij was de ontwikkeling van nieuwe technologieën. Aan die ontwikkeling is nog geen einde gekomen. Grofweg heeft de technologie op twee manieren verbetering gebracht: onderzoekers kunnen steeds meer in detail inzoomen, en steeds sneller grote hoeveelheden gegevens analyseren. Zonder hulp van de huidige krachtige computers had de wetenschap nu nog maar heel weinig over ons genoom geweten, en zonder bijvoorbeeld 3D-technieken hadden onderzoekers nooit kunnen bestuderen hoe eiwitten met elkaar binden. Dankzij deze technieken weten we nu beter wat onze plaats is in het dierenrijk, en waarin we verschillen van of juist lijken op andere organismen.

10 Het Human Genome Project mondde uit in een verwoede strijd tussen twee Amerikaanse onderzoeksgroepen. Het bleek dat het menselijk genoom geen maar genen bevat. Van het projectbudget werd 3-5% besteed aan ethisch onderzoek. HET DNA ONTRAFELD 10 De strijd om het menselijk DNA Het was één van de meest grootschalige onderzoeksprogramma s ooit, met een looptijd van veertien jaar en een budget van drie miljard dollar: het Human Genome Project. In 2003 sneller dan voorzien werd het voltooid. Doelstelling van dit megaproject was het menselijk genoom in kaart te brengen. De wetenschappelijke betekenis van het Human Genome Project is moeilijk te overschatten: de resultaten ervan vormen de basis voor het hedendaagse genomics-onderzoek bij de mens. Het Human Genome Project is echter om meer dan alleen wetenschappelijke redenen interessant. Ook in andere opzichten hebben we er veel van geleerd. GENOOMOORLOG In de eerste plaats hebben we veel overgehouden aan de manier waarop het project werd georganiseerd. De DNA-volgorde van de mens vormde de inzet van een ware genoomoorlog, een Genome War, die vooral in de Verenigde Staten werd uitgevochten. In 1998 mengde zich naast het National Human Genome Research Institute onder leiding van Francis Collins ook Celera Genomics onder leiding van Craig Venter in de strijd. Deze oorlog was meer dan een competitie tussen twee concurrerende onderzoeksgroepen. Het was een strijd tussen twee stijlen van onderzoek. Bij Collins lag de nadruk op betrouwbaarheid, bij Venter op snelheid. Craig Venter stelde dat zijn manier van werken veel sneller en goedkoper was, maar critici hadden veel wetenschappelijke bezwaren tegen zijn methode. De groep onder leiding van Francis Collins koos voor een meer traditionele werkwijze. Zijn onderzoek werd gefinancierd met overheidsgeld. De strijd spitste zich toe op de betrouwbaarheid van de gevonden DNA-volgorden. De onderzoeksresultaten van Collins groep waren openbaar. De groep onder leiding van Craig Venter daarentegen werd vanuit het bedrijfsleven gefinancierd. De groepen verschilden sterk van mening over de vraag of alle gevonden genen gepatenteerd konden en moesten worden. Op 26 Juni 2000 kondigden Collins en Venter echter gezamenlijk in aanwezigheid

11 van president Clinton de spoedige afronding van hun inspanningen aan. Het menselijk genoom was zo goed als in kaart gebracht. SAMENSPEL Al snel werd duidelijk dat het Human Genome Project om nog andere redenen interessant was. Bij de start van het project schatten betrokken deskundigen het aantal genen van het menselijk genoom op ongeveer Medio 2000 was dit getal al bijgesteld tot of zelfs tot En nu is duidelijk dat het menselijk genoom ongeveer genen bevat. De Genen Een gen is een bepaalde DNA-volgorde die codeert voor één of meerdere specifieke eiwitten. Het gen bevat informatie over hoe het bewuste eiwit wordt opgebouwd. Deze eiwitten kunnen een zichtbare erfelijke eigenschap tot uiting brengen, zoals bloedgroep of oogkleur. Genen komen in lichaamscellen in paren voor, afkomstig van de vader en moeder. De twee genen van een genenpaar bevatten informatie voor dezelfde erfelijke eigenschap. Genen komen in verschillende verschijningsvormen voor. Zo n verschijningsvorm wordt een allel genoemd. De informatie op de twee allelen kan gelijk (homozygoot) of ongelijk (heterozygoot) zijn. Het DNA van de genen wordt in de celkern afgelezen en vertaald in een RNAmolecuul. Het mrna beweegt zich vervolgens naar de ribosomen buiten de celkern die de informatie vertalen naar de bijbehorende eiwitten. HET DNA ONTRAFELD betekenis van het geringe aantal genen is groot. Het heeft een belangrijke betekenis voor ons inzicht in de relatie tussen genen en eigenschappen, en uiteindelijk voor ons mensbeeld. 11 Onderzoekers hebben lang gedacht dat er sprake zou zijn van één-op-één relaties tussen genen en eigenschappen van organismen. Men dacht dat door een enkel gen wordt bepaald of we blauwe ogen hebben dan wel drager zijn van een genetisch defect. Het Human Genome Project maakt voorgoed duidelijk dat dit doorgaans te eenvoudig is. De meeste eigenschappen van mensen worden niet door één enkel gen bepaald maar zijn multi-factorieel; dat wil zeggen dat

12 HET DNA ONTRAFELD 12 ze het gevolg zijn van een complex samenspel tussen meerdere genen, in combinatie met omgevingsfactoren zoals leefstijl en milieu. Dit geldt niet alleen voor de meeste ziekten en gezondheidsproblemen, maar ook voor eigenschappen, zoals intelligentie of muzikaliteit. Omgekeerd zijn genen bij meer dan één eigenschap betrokken. MAATSCHAPPELIJK ONDERZOEK Er was nog iets dat het Human Genome Project baanbrekend maakte. Al in 1989 stelde de toenmalige directeur James Watson voor om een bepaald percentage (tussen de 3 en de 5 %) van het budget te reserveren voor onderzoek naar de ethische en maatschappelijke aspecten van genomics (Ethical, Legal and Societal Issues, oftewel ELSI-onderzoek). Dit vormde het begin van een ontwikkeling die sindsdien bekend staat als elsificatie. Grote bètaonderzoeksprogramma s reserveren een deel van hun budget (meestal 5 %) voor maatschappelijk onderzoek. Dit heeft geleid tot intensievere samenwerkingen tussen genomicsonderzoekers en sociale wetenschappers. Hierdoor kan men al in een vroeg stadium meer inzicht krijgen in de maatschappelijke betekenis van genomics-onderzoek en in de dynamiek van wetenschappelijke en technologische vernieuwing, in interactie met de maatschappij. Omgekeerd krijgt door deze samenwerking de samenleving meer te zeggen in de sturing van het genomicsonderzoek. De bekende paleontoloog Stephen Jay Gould heeft terecht opgemerkt dat het geringe aantal genen ons voorgoed van het genetisch determinisme heeft verlost. Beter dan voorheen beseffen we de complexiteit van het leven en van de mens in het bijzonder. Ons lot bevindt zich niet zonder meer in onze genen. Het genoom is geen blauwdruk.

13 De mens stamt niet af van de mensaap, maar is een soort verre neef. Door de 2,7% verschil in het DNA kunnen wij bijvoorbeeld praten en AIDS krijgen, en chimpansees niet. Deze verschillen leren ons veel over onszelf. Apen krijgen geen AIDS De mens is sterk verwant aan de gorilla en de chimpansee. Dat blijkt ook uit ons erfelijk materiaal. Sommige apensoorten kunnen, net als de mens, een koortslip, tuberculose en lepra krijgen. Toch bestaan er ziektes die mensen kunnen krijgen, terwijl die bij onze naaste verwanten zelden of nooit voorkomen. Zo kunnen chimpansees besmet raken met HIV, maar ontwikkelen ze bijna nooit AIDS. Onderzoek naar het DNA van de chimpansee zou ons kunnen vertellen hoe dat komt. MENSAAP Veel mensen denken dat we afstammen van de apen. Dat klopt niet helemaal. De waarheid ligt iets genuanceerder. De mens en bepaalde hoogontwikkelde apensoorten behoren tot de superfamilie Hominoidea. Deze superfamilie bestaat, naast de mens, uit gibbons, orang-oetans, gorilla s, bonobo s en chimpansees. Deze apen worden ook wel mensapen genoemd. De mens en de mensapen hebben hoogstwaarschijnlijk één gezamenlijke voorouder. Er was dus ooit een aapachtige die door de evolutie in verschillende soorten de mens en de mensapen dus is veranderd. Overigens is het waarschijnlijk dat alle organismen één gemeenschappelijke voorouder hebben. AFGESPLITST Zulke enorme veranderingen vinden natuurlijk niet van de ene op de andere dag plaats: er gaan vele miljoenen jaren overheen. Wetenschappers schatten dat zo n twaalf miljoen jaar geleden de orang-oetan zich heeft afgesplitst van de gemeenschappelijke voorouder van de mens en de mensapen. Zo n zeven tot acht miljoen jaar geleden deed de gorilla hetzelfde en de chimpansee/bonobo en de mens ontstonden zo n vijf tot zeven miljoen jaar geleden. Vanaf dat moment zijn de mensachtigen en de chimpansee/bonobo zich gescheiden gaan ontwikkelen. De chimpansee en de bonobo zijn 2,5 miljoen geleden als aparte soorten uit elkaar gegaan. HET DNA ONTRAFELD 13

14 HET DNA ONTRAFELD 14 Chimpansees en mensen hebben dus wel dezelfde voorouder, maar we zijn niet direct uit chimpansees voortgekomen. We zijn dus een soort verre neven en geen achterkleinkinderen van chimpansees. Dankzij deze verwantschap is de chimpansee het dier dat qua erfelijk materiaal het meest op de mens lijkt. Maar ook de andere mensapen komen genetisch sterk overeen met de mens. Juist hierdoor kunnen ze ons veel leren over waar we vandaan komen en hoe bepaalde ziektes werken. VERGELIJKEN Het in kaart brengen van het genoom houdt in dat onderzoekers achterhalen wat de volgorde van die nucleotiden in het DNA is. Doordat de mens en de chimpansee aan elkaar verwant zijn, is het verschil tussen beide genomen interessant. Op een gegeven moment heeft een grote groep onderzoekers dan ook besloten het genoom van de chimpansee in kaart te gaan brengen. In 2005 was het project afgerond. Omdat het menselijk genoom al in 2003 bekend was, kon het meteen met dat van de chimpansee vergeleken worden. Het bleek dat het erfelijke materiaal van de chimpansee voor ongeveer 97,3 procent overeenkomt met dat van de mens. Het verschil van 2,7 procent zou kunnen verklaren waarom mensen kunnen praten en waarom chimpansees geen AIDS of de ziekte van Alzheimer kunnen krijgen. Een jaar later is het volledige genoom van de rhesusaap in kaart gebracht. Het bleek voor ongeveer 93 procent overeen te komen met dat van de mens. Meer dan 98 procent komt overeen met het genoom van de chimpansee. De genomen van andere mensapen, waaronder de orang-oetan en de gorilla, zullen binnenkort bekend zijn. Binnen een soort bestaat altijd variatie. Die variatie zorgt ervoor dat het DNA van het ene individu niet precies hetzelfde is als dat van een ander individu. Als dat wel zo zou zijn, dan zou iedereen binnen een soort er vrijwel hetzelfde uitzien. Daarom bestaat er niet zoiets als het genoom van een diersoort. Als een onderzoeker het over het genoom van een diersoort heeft, bedoelt hij daar het gemiddelde genoom van enkele individuen mee. Dat gemiddelde genoom is representatief voor die diersoort. Tussen mensen bestaat ook variatie. De een is lang, de ander kort. De een heeft blond haar, de ander bruin. Die variatie zit ook in

15 een ander punt: sommige mensen krijgen diabetes en anderen niet. Daarom is die variatie tussen individuen interessant. Wat kan de variatie in het DNA ons vertellen over waarom die mensen ziek worden? Chimpansees kunnen wel besmet worden met HIV, maar krijgen vervolgens vrijwel nooit AIDS. Om een beter beeld te krijgen van wat de overeenkomsten en verschillen zijn binnen een soort en tussen soorten moeten de genomen van verschillende individuen van verschillende soorten onder de loep genomen worden. Die kun je vervolgens met elkaar vergelijken. Het menselijk genoom d.w.z. het gemiddelde genoom van enkele individuen kun je bijvoorbeeld vergelijken met de genomen van verschillende apensoorten, zoals chimpansees en gorilla s. Je kijkt dan naar de overeenkomsten en verschillen binnen een soort, maar ook tussen aanverwante soorten. INZICHT IN ZIEKTES Bij de mens komen ziektes voor die apen zelden of nooit krijgen. Behalve de mens zijn alleen bepaalde apensoorten gevoelig voor infecties met bijvoorbeeld het menselijke hepatitis virus (een virus dat leverontsteking en leverkanker kan veroorzaken) en specifieke soorten van de malariaparasiet. Het ontwikkelen en testen van mogelijke vaccins tegen deze ziektes zijn dus alleen mogelijk bij de mens en die apensoorten. Ook lijken de hersenen van sommige apen sterk op die van de mens waardoor ze gebruikt kunnen worden voor onderzoek naar bijvoorbeeld de ziekte van Alzheimer of Parkinson. Chimpansees kunnen wel met HIV (het virus dat bij mensen AIDS kan veroorzaken) besmet worden, maar worden vervolgens vrijwel nooit ziek. Hoe kan dat? Nadat chimpansees met HIV besmet zijn maken speciale cellen van hun afweersysteem antistoffen aan die ervoor zorgen dat het virus onschadelijk wordt gemaakt. Bij mensen wordt het virus door die antistoffen niet onschadelijk gemaakt. Een bepaald type cellen, dat onmisbaar is voor een effectief werkzaam afweersysteem, gaat bij mensen met AIDS kapot. Bij chimpansees gebeurt dat niet. In de besmette chimpansees worden minder virusdeeltjes gemaakt dan bij mensen. Ook hebben chimpansees afweercellen die hard optreden tegen de HIV-besmetting waardoor de levensbedreigende ziekte AIDS niet ontstaat. Vergelijking van het menselijke genoom met dat van de chimpansee HET DNA ONTRAFELD 15

16 zou ons een beter beeld kunnen geven over waarom chimpansees vrijwel nooit AIDS krijgen na besmetting met HIV. En die kennis zou mogelijk tot een AIDS-medicijn voor mensen kunnen leiden. HET DNA ONTRAFELD Rhesusapen worden veel gebruikt voor het testen van nieuwe medicijnen tegen AIDS. Bij sommige apen komt een virus voor dat sterk lijkt op HIV. Dat virus heet SIV. Rhesusapen worden, in tegenstelling tot chimpansees, wel ziek na besmetting met SIV. Sterker nog, hun symptomen lijken sterk op die van mensen met AIDS. Hierdoor is de rhesusaap de meest geschikte diersoort om nieuwe medicijnen tegen AIDS te testen. 16

17 Als onderdeel van een wereldwijd project ontrafelen Wageningse onderzoekers het DNA van de tomaat en de aardappel. Dit sequencen legt genen bloot die planten gevoelig maken of beschermen tegen ziekten en andere invloeden. Verrassend veel genen met dezelfde functies komen bij uiteenlopende soorten voor. DNA sequencen: een gevecht tegen de getallen De verschillen in genoomgrootte zijn enorm. Het genoom van een lelie is ongeveer duizend keer groter dan dat van een andere plant, de zandraket. Een vergelijking tussen het lezen van de DNA-basen van een organisme en het lezen van letters brengt de verschillen mooi in beeld. Een kind dat naar de middelbare school gaat zal meer dan duizend minuten, dus meer dan zestien uur, nodig hebben om het kleinste genoom dat we nu kennen af te lezen: dat van de bacterie Mycoplasmagenitalium. Over het genoom van de mens zou de brugklasser meer dan tien jaar doen, over dat van de tulp meer dan vierhonderd jaar. De lengte van het DNA is dus enorm: in iedere cel van tomaat zit 23 centimeter DNA en in iedere leliecel niet minder dan dertien meter! In Wageningen staat één van de snelste apparaten voor het aflezen van DNA-volgorden van planten in Europa. Hiermee kunnen ze, per dag, de volgorde van één miljoen baseparen (de moleculaire bouwstenen van DNA) vaststellen. Dit apparaat wordt ingezet om het hele genoom van de aardappel en de tomaat in kaart te brengen. Dat doet het instituut Plant Research International niet alleen ook universiteiten en bedrijven in landen als de Verenigde Staten, China, Nieuw Zeeland en Ierland doen mee. Kennis die dit onderzoek oplevert, kan bijvoorbeeld de weg vrijmaken voor het kweken van aardappels met meer vitamines en een hogere voedingswaarde. MILIEU Door het grootschalige sequencen vinden onderzoekers plantengenen die betrokken zijn bij resistentie van planten tegen ziekten en plagen. Resistente planten hoeven minder bespoten te worden voordeel dus voor het milieu. Bovendien is er minder gewasschade. Rassen die toleranter zijn tegen droogte of zout in de grond zijn essentieel om het productieareaal van gewassen zoals rijst en maïs in ontwikkelingslanden te kunnen vergroten. HET DNA ONTRAFELD 17

18 HET DNA ONTRAFELD 18 Organisme lengte DNA (basenparen) Bacteriën Mycoplasma E. coli Schimmels Gist Aspergillus Ongewerveld Roundworm Fruitvlieg Sprinkhaan Gewerveld Mens Muis Planten Zandraket Rijst Aardappel Maïs Tarwe Lelie ENORME VERSCHILLEN Opmerkelijk is ook dat de lengte van het DNA van planten als tarwe, tulp en lelie vijf tot vijftigmaal langer is dan dat van de mens, terwijl alle vier organismen bijna even veel genen bezitten als wij (ongeveer ). Simpel gezegd, ééncellige organismen hebben een genoom dat vrijwel geheel uit een klein aantal (1000 genen per miljoen baseparen) genen bestaat. Het DNA van de mens, maïs en lelie daarentegen bevat slechts hier en daar een gen. De rest wordt gezien als een soort genetische vulling, ook wel junk-dna genoemd. De laatste jaren is gebleken dat junk-dna ook van belang is voor het optimaal functioneren van de genen. Alleen vele jaren onderzoek zal ons in de toekomst laten zien waar dit extra DNA echt voor dient. IN DE GENEN Van ongeveer tien procent van de zandraketgenen weten we dankzij laboratoriumexperimenten de exacte functie. Van zestig procent hebben we slechts een vermoeden. Door de DNA-volgorde van de zandraket te vergelijken met dat van andere organismen, komen onderzoekers tot verrassende ontdekkingen wat betreft de functies van genen. Zo lijken ongeveer honderd genen van de zandraket op genen van de mens die betrokken zijn bij erfelijke ziekten waaronder de taaislijmziekte (cystische fibrose) en borstkanker. Veel genen zijn echter uniek voor planten. De zandraket bezit bijvoorbeeld genen die veel te maken hebben met herkenning van plagen, parasieten of ziekmakende schimmels en de resistentie daartegen. Gezien het aantal bacteriën, schimmels, insecten en nematoden op aarde is het verbazingwekkend dat planten, die niet weg kunnen

19 lopen voor hun belagers, in staat zijn te overleven. Planten beschikken veel meer dan andere organismen over verdedigingsmechanismen als antwoord op hun omgeving. Alleen door de volgorde van alle DNA-bouwstenen te bepalen komen we erachter waar al deze genen zitten. Tot nu toe zijn meer dan tweeduizend zandraketgenen geïdentificeerd die informatie bevatten om te overleven. Deze genen zijn bijvoorbeeld ook bij de aardappel en rijst cruciaal voor een goede oogst. Wanneer DNA-volgorden voor meerdere planten beschikbaar komen kunnen we deze informatie ook gebruiken om inzicht te krijgen in de evolutie van Sequencen Sequencen is een techniek waarbij de basenvolgorde van een DNA-streng of de aminozuurvolgorde van een polypeptide (eiwit) wordt bepaald. Deze techniek is in 1975 ontwikkeld en is in de loop van de jaren steeds beter en sneller geworden. In 1995 werd voor het eerst het DNA van een heel organisme gesequenced: Haemophilus influenza, een bacterie met een genoom van ongeveer 2 miljoen basenparen. In 2001 werd de sequentie van het menselijk genoom gepubliceerd, 3 miljard basenparen lang. Van meer dan 400 organismen is nu de volledige DNA-volgorde bekend. Het DNA wordt op het sequencen voorbereid planten. Onderzoekers hebben stukken van het zandraketgenoom vergeleken met dat van het verwante herderstasje. Dit laat zien dat heel weinig veranderd is sinds het moment dat deze twee planten ongeveer zes tot tien miljoen jaar geleden van een gemeenschappelijke voorouder afsplitsten. Genen van verschillende koolsoorten (kool, broccoli, mosterd) en de zandraket, die beiden twaalf tot negentien miljoen jaar geleden zijn afgesplitst van een gemeenschappelijke voorouder, lijken ook nog veel op elkaar. Er is zelfs veel gelijkenis tussen bepaalde genen van de tomaat en de zandraket, die honderdvijftig miljoen jaar geleden een eigen weg kozen. BLOEMKOOL EN BROCCOLI Plantengenen van verwante planten zoals koolzaad, bloemkool, broccoli en mosterd lijken dus veel op HET DNA ONTRAFELD 19

20 HET DNA ONTRAFELD Pas ontkiemde zandraketten 20 elkaar. Wanneer we een gen in de zandraket ontdekken, bijvoorbeeld voor droogtetolerantie, dan is dit gen ook terug te vinden in de bloemkool. Dit komt omdat de DNA-volgorden binnen de genen van verwante planten hetzelfde zijn. Ook is de volgorde van genen op het chromosoom vaak vergelijkbaar. Je kunt dus met behulp van sequencen gemakkelijk belangrijke genen van de zandraket terugvinden op de chromosomen van andere planten zoals broccoli, aardappel, tomaten, granen, rijst, tarwe en maïs.

21 Bioinformatica bespaart onderzoek aan DNA en eiwitten veel tijd en geld. Moleculen kunnen driedimensionaal bekeken worden. Dat levert relevante kennis over activiteit en bindingen van deze moleculen op. Bouwsteen in 3D Veel onderzoekers die zich bij het Centre for Molecular and Biomolecular Informatics in Nijmegen melden, omdat zij willen weten hoe een eiwit er driedimensionaal uitziet, komen terecht bij Hanka Venselaar. Zij promoveert op de vraag hoe bioinformatici hun kennis het best kunnen overdragen op biologen, chemici en medisch onderzoekers. Haar project heeft dan ook een educatief en communicatief karakter. Uiteindelijk is het de bedoeling dat deze onderzoekers zelf gebruik kunnen maken van de software waarmee je eiwitten in 3D (= driedimensionaal) kunt bekijken. WERK BESPAREN Wij laten de onderzoekers zien hoe ze zichzelf veel werk kunnen besparen, zegt Venselaar. Het is mogelijk om lukraak mutaties (veranderingen) aan te brengen in een gen en vervolgens te onderzoeken hoe de activiteit van het eiwit is veranderd. Dat is echter veel werk. Wij kunnen met 3D software voorspellen welke mutanten al dan niet het gewenste effect zullen hebben. Neem bijvoorbeeld de onderzoeksgroep Organische Chemie die een chemische verbinding wilde koppelen aan methionine, één van de aminozuren in een eiwit. Venselaar: Ik kon hen laten zien dat geen van de aanwezige methionines in het eiwit geschikt was voor de koppeling met de chemische stof. Dat kwam omdat ze op te grote afstand van de active site van het eiwit zaten of aan de binnenkant van het eiwit, waar geen plaats is voor een extra verbinding. Daarom is toen onderzocht of één van de andere aminozuren in methionine veranderd kon worden, door een mutatie in het DNA. Uiteindelijk heb ik hen, met hulp van het 3Dprogramma, verschillende suggesties kunnen doen voor deze mutaties. Zo hebben ze dus zelf kunnen bepalen waar de methionine in het eiwit terecht kon komen. Natuurlijk moet je er dan ook nog rekening mee houden dat je de structuur van het eiwit niet verstoort. Een tweede voorbeeld is het 3D-onderzoek aan het repressoreiwit p63. Mutaties in het gen dat codeert voor HET DNA ONTRAFELD 21

22 HET DNA ONTRAFELD p63-eiwit (rechts) bindt aan DNA TOEKOMST Venselaar draagt steeds haar steentje bij aan het onderzoek van anderen. Zelf zal zij vooral overzichtsartikelen schrijven over de manier waarop mutaties de structuur van eiwitten beïnvloeden en hoe het gebruik van 3Dstructuren daarin erg nuttig kan zijn. Voor jonge bioinformatici als Hanka Venselaar is er zeker een toekomst. Straks heeft zo n beetje iedere groep op het terrein van de biologische wetenschappen bioinformatica nodig. 22 dit eiwit kunnen leiden tot kinderen zonder darmen of misvormingen van handen, voeten en gehemelte. Met behulp van 3D-modeling wisten onderzoekers van het Nijmeegse Radboud Ziekenhuis deze afwijkingen te verklaren: het gemuteerde eiwit bleek van vorm te veranderen, waardoor het niet meer op zijn plek aan het DNA kon binden. Een laatste voorbeeld is dat van een schimmeleiwit. De activiteit van dat eiwit kan worden platgelegd door toediening van antibiotica. Dat bindt aan het eiwit, met als gevolg dat de schimmel niet langer kan groeien. De vraag is nu hoe het eiwit resistent wordt voor dit antibioticum. Als je dat weet dan kunnen onderzoekers op zoek gaan naar een antibioticum dat wel aan het resistent geworden eiwit kan binden.

23 HET DNA ONTRAFELD 23

24 BETER, SNELLER, KNAPPER 24

25 Beter, sneller, knapper Kennis levert toepassingen. Wanneer je weet waar DNA voor codeert, is de stap snel gezet naar het verbeteren van deze code. De vraag is echter wanneer optimaliseren omslaat in manipuleren wat een veel negatievere klank heeft. Hoewel we nog lang niet alles kunnen met DNA, is de discussie over de mogelijkheden en grenzen van DNA-veranderingen om ons leven aangenamer te maken al jaren in volle gang. Nu al kunnen we onze ongeboren kinderen laten testen op gevaarlijke genetische aandoeningen. Straks kunnen we ook meer eigenschappen laten bepalen. Hoe ver gaan we hierin? In de landbouw is het al heel lang gewoon om te veredelen, simpelweg door gewassen met elkaar te kruisen en de beste exemplaren door te kweken. Maar als we dit nu eens makkelijker doen, door het DNA aan te passen? Vinden we dit kunnen, en wat kunnen de gevolgen zijn voor milieu en gezondheid? Moeten we straks allemaal ons persoonlijk aangepaste dieet naar binnen werken, om slank en gezond te blijven? Het zijn stuk voor stuk vragen, waar meestal geen eenduidig antwoord op te geven valt. BETER, SNELLER, KNAPPER 25

26 Ongeboren kinderen kunnen op steeds meer genetische eigenschappen getest worden. Straks is het ook mogelijk om goede eigenschappen te selecteren. Dat brengt allerlei ethische dilemma s met zich mee. BETER, SNELLER, KNAPPER 26 Mooier en slimmer met genomics Stel je voor: je wilt kinderen, maar niet alleen dat. Je wilt ook dat je toekomstige kind gezond is. Sterker nog, je wilt dat het goede genen heeft, want dit zou hem of haar een goede start in het leven kunnen geven. Via internet ben je er achter gekomen dat er mogelijkheden bestaan om embryo s of foetussen op gezonde en goede genen te testen, waarna je de beste kunt selecteren. Je stuurt een , en dan gaat het balletje rollen. SLIMSTE VAN DE KLAS Het uitkiezen van het kind met de meest gunstige eigenschappen is nog toekomstmuziek; wel is het al mogelijk om het ongeboren kind te testen op de aanwezigheid van genen die verantwoordelijk zijn voor het ontstaan van erfelijke aandoeningen. De wetenschap is nog niet zo ver dat op genen voor haarkleur, seksuele geaardheid of intelligentie getest kan worden. Het is zelfs de vraag of dat ooit gaat lukken. Dat lijkt misschien jammer, want wie wil nou niet dat zijn of haar kind de slimste of mooiste van de klas is? Maar ligt het wel zo gemakkelijk? In Nederland kunnen vrouwen, als zij dit willen, de ongeboren vrucht laten testen op ernstige erfelijke en aangeboren aandoeningen. Maar is de selectie van embryo s eigenlijk wel zo n goed idee, als er geen (ernstige) ziekte in beeld is? In het verleden werd ook geprobeerd te selecteren op basis van veronderstelde genetische kwaliteiten. Zo was Matchen we straks onze kinderen met ons meubilair?

27 er aan het begin van de Twintigste Eeuw een beweging in de Verenigde Staten, die verbetering en zuivering van de rassen nastreefde door mensen voor te lichten over de juiste genetische combinaties. Ook werden speciale wedstrijden georganiseerd waar families met de beste genetische kenmerken werden gekozen. Dat heet positieve eugenetica. In andere gevallen werd inferieure mensen, zoals verstandelijk gehandicapten, verboden of verhinderd om kinderen te krijgen. In Nazi-Duitsland werden ze gesteriliseerd of soms zelfs vermoord. Dit wordt negatieve eugenetica genoemd. Tegenstanders van prenatale selectie verwijzen naar deze kwalijke geschiedenissen als argument om genetisch testen te verbieden. LIFESTYLE KINDEREN Zouden ouders hun kind niet gewoon moeten accepteren zoals het is? Het samenspel van de genen van vader en moeder levert een nieuw mens op met zowel positieve als negatieve eigenschappen. Mensen verschillen nu eenmaal. Bij genenselectie hopen de ouders, dat het kind én zijzelf er beter van worden. Met als resultaat meer geluk in hun leven en dat van hun kind. Je ouders bepalen al veel in je leven: je hele opvoeding door, proberen je ouders het beste voor je te bereiken. Je wordt voor een groot deel door je ouders gevormd. Stel dat het mogelijk wordt om te selecteren op de genetische kwaliteiten van kinderen. Misschien krijg je dan ooit modeprogramma s op TV, die laten zien welke kleur baby s goed bij je interieur passen. Worden Zal genomics straks alleen nog maar mooie mensen opleveren? kinderen, net als andere dingen, in de toekomst lifestyleproducten? We weten allemaal hoe sterk de mode kan veranderen, en bij prenatale testen op uiterlijke eigenschappen speelt mode vast een rol. Straks kun je aan iemands kleur haar en ogen zien wat de mode was toen er geselecteerd werd, en wie die mode níet heeft gevolgd. NOG EVEN NIET Een kind-selectie-test is nog niet te bestellen via internet. De wetenschap heeft alleen maar vermoedens over de relatie tussen genen en eigenschappen, zoals seksuele geaardheid en leervermogen. Bovendien zeggen genen niet alles; andere factoren, zoals opvoeding, onderwijs en levensstijl bepalen voor een groot deel wie je wordt. Toch is het nadenken over deze kwestie hard nodig. We moeten weten wat we er van vinden voordat het zover is. BETER, SNELLER, KNAPPER 27

28 Tomatenveredelaars kunnen steeds beter selecteren op smaak. Iedereen kan straks zijn ultieme tomaat kopen. Onderzoekers speuren hiervoor naar smaakgenen in de plant. BETER, SNELLER, KNAPPER 28 Smaak zit in de genen én tussen de oren In de jaren tachtig en negentig hadden de Nederlandse tomaten een zeer slechte reputatie. In Duitsland werden de Nederlandse tomaten Holländische Wasserbomben genoemd: ze waren groot en waterig en hadden weinig smaak. WASSERBOMBEN De Nederlandse tomatenveredelingsbedrijven selecteerden tot voor kort hun tomatenplanten vooral op een zo hoog mogelijke productie en een goede houdbaarheid, zodat ze over de hele wereld vervoerd konden worden. Op smaak werd toen niet gelet; die eigenschap was veel te complex. De hetze tegen de wasserbomben was het begin van een trend waarin de consument steeds meer belang hecht aan de kwaliteit van zijn voedsel. De veredelaars zijn daarom steeds meer gaan letten op smaak. De komst van nieuwe genomics-technieken zoals de DNA-chip (zie kader microarray op bladzijde 59) en metabolomics maakt nu veel meer mogelijk. SMAKEN VERSCHILLEN Smaak is een heel complex verschijnsel. De smaak van een tomaat wordt bepaald door zijn pallet van stoffen die invloed hebben op de geur, de smaak (zoals zoet, zout, zuur en bitter), de nasmaak en het mondgevoel. Maar wat een Nederlander een lekkere tomaat vindt, vindt een Italiaan misschien te zoet, een Amerikaan te bitter en een Chinees te stevig. Erfelijke voorkeur van een bevolkingsgroep en eetcultuur - wat je van huis uit gewend bent - speelt ook een rol. En op vakantie smaakt het eten en drinken altijd beter, omdat je je heel prettig voelt. Kortom, de smaak van een tomaat wordt bepaald door de eigenschappen van de vrucht in combinatie met de voorkeur van degene die hem eet, de plaats en het tijdstip. Om aan ieders wens te kunnen voldoen is het belangrijk om te weten wat de smaak van een tomaat nu precies bepaalt. Dit was tot voor kort heel moeilijk, omdat smaak zo n complexe eigenschap is. De mo-

29 derne genomics-technieken maken het echter mogelijk om ook dit soort eigenschappen in kaart te brengen. Onderzoekers werken nauw samen met tomatenveredelaars om de smaak van tomaat te ontrafelen en om smaakgenen te identificeren. Die kunnen dan gebruikt worden om lekkerdere tomaten door te kweken. Dit zal leiden tot de ontwikkeling van goed smakende tomaten voor ieder volk met zijn eigen specifieke wensen. Wat dacht je van een vleestomaat met de goede smaak van een cherry tomaat? MONDGEVOEL Om inzicht te krijgen in de variatie aan tomatensmaken, is er bij het Centrum voor Biosystems Genomics nieuw onderzoek gestart. Daarbij hebben de onderzoekers honderd verschillende tomatenrassen vergeleken. Allereerst zijn al deze rassen geproefd door een panel van specialisten die smaak kunnen onderscheiden en beoordelen op wel vijfentwintig verschillende aspecten. Het bleek dat er enorme verschillen waren in de smaak van die honderd rassen: sommige waren heel zoet, andere juist waterig, sommige leken rokerig, andere waren melig. Om deze smaakverschillen te begrijpen keken de onderzoekers welke stoffen in de tomaat belangrijk zijn voor bijvoorbeeld die typische geur, smaak of dat mondgevoel. De samenstelling van die stoffen wordt deels bepaald door de erfelijke aanleg, deels door het unieke pakket aan smaakgenen dat in iedere tomaat aanwezig is, maar ook door omgevingsfactoren, zoals de temperatuur, het licht, het klimaat en het plukstadium. Op dit moment wordt er hard gewerkt aan het vinden van die smaakgenen. Wageningse onderzoekers kunnen gelijktijdig van twintigduizend verschillende tomatengenen vaststellen welke er een rol spelen Testpanel proeft tomaten bij het bepalen van goede of slechte smaak. Verder worden metabolomics-technieken gebruikt om de biochemische profielen van de verschillende tomaten te bepalen. Zo ontstaat een totaalplaatje met informatie over smaakeigenschappen, inhoudsstoffen en smaakgenen. Dat overzicht leert ons begrijpen wat de smaak van een tomaat bepaalt en zal ons helpen om in de toekomst nog lekkerdere tomaten te ontwikkelen. BETER, SNELLER, KNAPPER 29

30 Overgewicht is genetisch, maar een wonderpil is er voorlopig niet. Kennis over genen en omgeving kan ons wel helpen op gewicht te blijven. Het probleem zit vooral in onze westerse eetcultuur. BETER, SNELLER, KNAPPER 30 Is dik-zijn genetisch bepaald? Sommige mensen worden bij wijze van spreken al dik als ze naar eten kijken, terwijl anderen niet op de pondjes hoeven te letten en toch slank blijven. Dat zit m deels in de genen. Vorig jaar introduceerde een Amerikaans bedrijf een afslankpil die was afgestemd op iemands persoonlijke DNA-profiel. Je kon de pil bestellen door een wattenstaafje met wangslijmvlies naar de producent te sturen die dan de genetische samenstelling analyseerde. Afhankelijk van die samenstelling bevatte de pil al dan niet bepaalde stoffen die jou zouden helpen af te vallen. GENETISCHE KWAKZALVERIJ Inmiddels is de Nederlandse poot van het bedrijf ontmaskerd als oplichter. Experts deden de pil af als wetenschappelijke onzin. Genetische kwakzalverij dus. De pil was gebaseerd op vijf genen die een belangrijke rol zouden spelen in de stofwisseling. Nog afgezien van de vraag hoe belangrijk die rol daadwerkelijk is, benadrukken genonderzoekers dat de stofwisseling een ingewikkeld proces is waarbij honderden genen betrokken zijn. Welke dat zijn en wat ze met elkaar te maken hebben, is nog grotendeels onbekend. Bovendien werken genen in elke samenstelling en omgeving weer anders. Een simpele DNA-pil is dus niet te verwachten als resultaat van wetenschappelijk onderzoek naar de rol van genen in het ontstaan van overgewicht. De overheid en het bedrijfsleven investeren wel veel geld in zulk onderzoek. Twee jaar geleden kreeg een Nederlands samenwerkingsverband van kennisinstellingen en bedrijven bijvoorbeeld twintig miljoen euro voor onderzoek naar de relatie tussen voeding en de werking van genen. Wat doen die onderzoekers dan wel? Ze hebben al heel wat genen gevonden die op de een of andere manier te maken hebben met het ontstaan van overgewicht. Mensen met een bepaalde genetische opmaak zullen minder snel genoeg hebben, meer vet opslaan, of minder geneigd zijn tot beweging. Of ze daar ook dik van worden, hangt af van wat ze eten en doen. Genen alleen bepalen niet of iemand dik wordt of niet.

31 bijvoorbeeld testen ontwikkeld waarmee de activiteit van genen kan worden gemeten, zodat je kunt zien of er een risico is op diabetes, hart- en vaatziekten, nierziekten of kanker, voordat er sprake is van gezondheidsschade. RISICOPROFIEL Of je dik wordt, is een gevolg van een combinatie van eten, bewegen én je genetische aanleg. De vraag is dus niet of je dik wordt van te veel eten óf van te weinig bewegen óf van verkeerde of kapotte genen. De vraag is wat eten, bewegen en genen met elkaar te maken hebben. Met moderne technieken kunnen onderzoekers honderden of duizenden genen tegelijk bestuderen en daarmee ook relaties tussen genen, cellen en de buitenwereld. Op basis van dat onderzoek worden Op dit moment kan er getest worden of er al schade is, bijvoorbeeld hoe dik de wanden van bloedvaten zijn, of hoeveel (slecht) cholesterol er in het bloed zit. Nieuwe testen zullen dus een fase eerder zijn. Als de relaties tussen genen en omgeving beter zichtbaar worden, zal blijken dat er heel veel soorten overgewicht zijn die allemaal om een specifieke aanpak vragen. Dat kunnen voedingsmiddelen of leefregels zijn die bijdragen aan een langer en gezonder leven omdat ze beter aansluiten bij iemands genetisch risicoprofiel. Iemand die een verhoogde kans heeft op hart- en vaatziekten, doet er goed aan om op al op jonge leeftijd de inname van slechte cholesterol te beperken. En wanneer bekend is dat iemand relatief langzaam vet verbrandt, is het beperken van de vetopname misschien een effectievere manier om af te vallen dan een dagelijks bezoek aan de sportschool. Dat wil echter niet zeggen dat je dat laatste dan maar moet laten zitten: gezondheid is meer dan gewicht alleen. Bovendien eten en bewegen mensen niet alleen om gezond te blijven, maar ook omdat ze het leuk of lekker vinden. Toch zou het mooi zijn om te weten of datgene wat jij of je kind leuk of lekker vinden, past bij hoe je individu- BETER, SNELLER, KNAPPER 31

32 ele lichaam werkt. Het maken van een persoonlijk genetisch profiel valt echter nog lang niet mee. Naarmate het duidelijker wordt hoe ingewikkeld de relaties tussen genen en hun omgeving zijn, des te moeilijker het is om alle beschikbare informatie te vertalen in voeding en leefregels. BETER, SNELLER, KNAPPER 32 Het is ook veel te duur om voor iedereen een dieet op maat te maken. En als het al zou kunnen, dan is natuurlijk de vraag: willen mensen dat wel? Willen wij onszelf en onze kinderen genetisch laten screenen om te kunnen kiezen voor die manieren van leven en eten die voor ons het beste zijn? En wat is dat eigenlijk: het beste? Hebben we daar echt al dat onderzoek voor nodig? Kunnen we niet beter gewoon wat minder vet en suiker eten, en wat meer bewegen? Bovendien is eten niet alleen een kwestie van gezondheid. Kunnen we nog wel van ons eten genieten als voeding vooral verantwoord moet zijn? CULTUUR Overgewicht is ook het gevolg van een eenzijdige eetcultuur. Veel kinderen leren niet om te genieten van lekker eten en verschillende smaken. Ze raken verslaafd aan vet en suiker. Is er in de strijd tegen overgewicht niet veel meer te verwachten van onderzoek naar smaakontwikkeling en lichamelijke en geestelijke verzadiging? En hebben genen daar misschien ook iets mee maken?

33 BETER, SNELLER, KNAPPER 33

34

35 De mens op het spoor Als er de afgelopen jaren een vakgebied grote belangstelling van het publiek heeft gehad, is het wel de forensische wetenschap. DNA op zichzelf is geen rechtsgeldig bewijsmateriaal, maar misdaadbestrijders kunnen zich haast geen beter hulpmiddel wensen. DNA is namelijk uniek. Alleen eeneiige tweelingen hebben hetzelfde DNA. Tegelijk met de introductie van nieuwe opsporingstechnieken, barstte een heftige discussie los over de privacygevoeligheid van deze informatie. We gebruiken, met uitzondering van het geslacht, alleen informatie die niets zegt over de persoonskenmerken, voerden speurders ter verdediging aan. Dat was waar; ze gebruikten alleen stukken junk-dna, DNA dat in principe niet codeert voor menselijke eigenschappen. Maar heel voorzichtig werd kortgeleden een nieuwe toepassing gelanceerd: aan de hand van DNA mag de politie bepalen tot welke bevolkingsgroep iemand behoort. Waar gaat dit eindigen? Krijgen we straks een volledig signalement van een dader? Hoe betrouwbaar kan zo n signalement worden, gezien het feit dat de omgeving ook een grote rol speelt bij het tot stand komen van ons uiterlijk? Een heel andere toepassing van forensische wetenschap laat ons niet vol argwaan naar onze buurman kijken, maar naar het verleden. Met genetische markers kunnen onderzoekers vele millennia terugkijken, op zoek naar onze verre voorouders. Dit leert ons niet alleen veel over de mensheid, maar ook over onszelf.

36 Het lukt steeds vaker om na misdrijven bruikbare DNA-sporen te vinden. Het unieke DNA-profiel dat wordt gebruikt zegt niets over persoonskenmerken. Zo kan bijvoorbeeld een dader in een grote populatie worden geïdentificeerd. DE MENS OP HET SPOOR 36 Boeven vangen met DNA Van de jaarlijks ruim driehonderd in Nederland gepleegde moorden, wordt zo n tachtig procent gepleegd in de huiselijke kring. Vaak is het bewijs snel gevonden, maar soms is het met het traditionele opsporingswerk erg moeilijk om een verdachte op te sporen. DNAanalyse biedt in die gevallen soms uitkomst. Op basis van biologische sporen zoals een microscopisch klein stukje huid, een haarwortel, een druppeltje bloed of wat sperma, is een DNA-profiel te vervaardigen. Dit profiel is vrijwel uniek voor iedere mens en kan de sleutel tot de oplossing van het misdrijf zijn. DE WAARHEID Forensisch of gerechtelijk onderzoek is wetenschappelijk onderzoek dat specialisten deels doen op en rond plaatsen waar men sporen denkt te kunnen vinden zoals de plaats van een delict (ook wel PD, de plek waar een misdaad is begaan), de plaats waar een lijk is gevonden, de woning van een verdachte, en deels in een laboratorium zoals het Nederlands Forensisch Instituut. De onafhankelijke onderzoekers zoeken in opdracht van justitie naar de waarheid. Ze zoeken uit wat er werkelijk is gebeurd en speuren naar bloed, brandresten, wapens, drugs, etc. De resultaten komen in een deskundigenrapport dat bij de rechtszaak als bewijs kan worden gebruikt. HET KLEINSTE SPOORTJE De laatste jaren zijn de methoden om biologisch materiaal te vinden en hiervan het DNA te analyseren met sprongen vooruit gegaan. Daardoor kunnen de forensisch onderzoekers steeds meer met minder sporenmateriaal. Het kleinst denkbare biologische spoor is vaak voldoende voor een DNA-onderzoek; bloedsporen op kledingstukken en wapens van verdachten van mishandeling of doodslag bijvoorbeeld, of spermasporen op de kleding en uitstrijkjes van slachtoffers van verkrachting. Zelfs van oude sporen of sporen van slechte kwaliteit kan vaak nog een DNA-profiel worden gemaakt.

37 DE PERFECTE MATCH Forensische onderzoekers maken een DNA-profiel door bepaalde delen van het gevonden DNA te vermeerderen met behulp van een chemische reactie: de Polymerase Chain Reaction (PCR). Deze delen van het menselijk DNA verschillen zo sterk van persoon tot persoon dat ze een nagenoeg persoonsspecifiek DNApatroon opleveren. Daarin is een DNA-profiel net een vingerafdruk. Je kunt er geen medische gegevens of persoonlijke kenmerken uit aflezen, maar ieders profiel is vrijwel uniek. Als de onderzoekers een DNA-profiel hebben gemaakt van bijvoorbeeld materiaal dat is gevonden op de plaats van het misdrijf, dan vergelijken ze dat met het DNA-profiel van de verdachte in de zaak. Wanneer het DNA-profiel van het biologische spoor matcht met het profiel van een verdachte, dan wordt het erg aannemelijk dat het spoor van deze verdachte afkomstig is. Of de dader schuldig is, bepaalt de rechter, die daarbij alle belastende en ontlastende bewijsmiddelen in overweging neemt. Als het DNA-profiel van het spoor niet matcht met het DNA-profiel van de verdachte, dan wordt het profiel van het spoor opgenomen in de Nederlandse DNA-databank voor strafzaken. Ook het DNA-profiel van de verdachte wordt opgenomen in de databank en vergeleken met alle daarin al aanwezige DNA-profielen. Zo kan meteen gecheckt worden of de verdachte mogelijk iets te maken heeft met eerdere misdrijven. PCR PCR (Polymerase Chain Reaction) is begin jaren 80 uitgevonden en heeft heel veel bijgedragen aan de enorme vooruitgang die de moleculaire biologie de laatste twintig jaar heeft gekend. PCR wordt onder andere gebruikt om kleine hoeveelheden van een specifiek stuk DNA een groot aantal keren te vermeerderen. Vaak kun je maar een klein beetje DNA uit een weefsel isoleren. Maar voor verder onderzoek heb je voor de analyses van het DNA meer materiaal nodig. Met PCR laat je het kleine beetje DNA zichzelf vermenigvuldigen tot een grotere hoeveelheid. Hoe forensisch DNA-onderzoek in Nederland moet worden uitgevoerd, is wettelijk vastgelegd. Onderzoekers mogen dit alleen in opdracht van de rechtercommissaris of de officier van justitie doen en dan ook DE MENS OP HET SPOOR 37

38 DE MENS OP HET SPOOR 38 alleen volgens vastgestelde testmethoden. Niet alleen bij het oplossen van criminaliteit kijken forensische onderzoekers naar DNA-profielen, ook voor het aantonen van een ouder-kindrelatie en het identificeren van slachtoffers gebruiken ze deze profielen. Daarnaast gebruiken onderzoekers die familiebanden bestuderen mitochondriaal DNA of kijken specifiek naar het mannelijke Y-chromosoom. IN DE BUURT Stel, er is iemand vermoord en de politie weet niet wie de dader is. Ze vermoedt dat de dader woont in het dorp van het slachtoffer. Dan kunnen forensisch rechercheurs een DNA-bevolkingsonderzoek doen: ze vragen een vastgestelde groep mensen in dit geval de inwoners van het dorp om mee te werken aan dit onderzoek. Op vrijwillige basis staan mensen een beetje DNA-materiaal af en forensische onderzoekers kijken of het DNA-profiel van deze mensen matcht met dat van de sporen bij de moord. Een DNA-bevolkingsonderzoek leidt soms naar de dader. Maar als geen enkel DNA-profiel matcht met dat van het DNA-spoor dan weet justitie in ieder geval dat deze mensen de moord niet hebben gepleegd. Het Openbaar Ministerie (OM) wil in de toekomst vaker gebruik maken van grootschalig DNA-onderzoek. OUDE ZAAK Van veel oude zaken ( ) is nog biologisch sporenmateriaal aanwezig, dat gebruikt kan worden voor het moderne DNA-onderzoek. Het Openbaar Ministerie heeft een aantal onopgeloste zaken uit het verleden heropend en DNA-onderzoeksopdrachten gegeven. Dit heeft in een aantal gevallen tot de oplossing van een oude moordzaak geleid.