Eerste stap naar genetische atlas

Sinds 1990 zijn genetici wereldwijd bezig met de analyse van het menselijk DNA, dat bestaat uit drie miljard bouwstenen ofwel baseparen. Dit zogeheten Humaan Genoom Project moet in 2002 klaar zijn, terwijl nu net het eerste van de 23 chromosomen (opgerolde DNA-draden) in kaart is gebracht. Helemaal klaar is chromosoom 22 nog niet: in de 33,4 miljoen bouwstenen waaruit het bestaat, zitten nog elf gaten. Deze zijn weliswaar klein, variërend van enkele honderden tot 150 000 baseparen, maar er kan belangrijke informatie op liggen - een gen, dat de informatie bevat voor één lichamelijke eigenschap, beslaat gemiddeld slechts 900 bouwstenen.

Vorig jaar stelde de Humaan Genoom Organisatie (Hugo) zich nog ten doel om het project in 2005 te voltooien. Maar de wetenschappers hebben zich laten opjutten door genenjager Craig Venter, de directeur van het concurrerende bedrijf Celera Genomics. Die beweerde de klus al in 2001 te hebben geklaard. De genoomorganisatie schroefde vervolgens haar ambities op: eind 2000 moet 90 procent van het DNA af zijn, de rest moet vóór 2002 uit de laboratoria tevoorschijn komen.

Bluf? Waarschijnlijk niet. De Hugo-wetenschappers zijn in de praktijk al een stuk verder dan het ene chromosoom: 15 procent van het totale DNA zou inmiddels zijn ontcijferd. De genetici werken tegelijkertijd op talloze locaties in het DNA: overal worden brokjes geanalyseerd, die langzaam naar elkaar toegroeien. Zodra nieuwe gegevens uit de machines rollen, worden ze op het internet geplaatst.

Chromosoom 22 is nogal klein uitgevallen. Grote exemplaren, zoals nummer 1 en 2, hebben de vorm van een X. De kleinere hebben daarentegen alleen twee onderste armen van enige lengte: de bovenste armpjes zijn nauwelijks te zien. Chromosoom 22 bevat daardoor relatief weinig genetische informatie: slechts 1,6 tot 1,8 procent van het menselijk DNA.

Toch moeten er minstens 545 genen op liggen. Een voorzichtige schatting, die de onderzoekers baseren op een vergelijking van het DNA met bekende genen. Computermodellen leveren een hogere schatting: duizend genen. Het verschil wordt verklaard doordat computers, in tegenstelling tot wetenschappers, ook genen detecteren die niet op oude exemplaren lijken. De nauwkeurigheid van die detectie is echter omstreden.

Naast echte genen bevat chromosoom 22 minstens 134 pseudogenen: genen die tijdens de evolutie zijn verdubbeld en veranderd, waarna ze hun functie hebben verloren. Deze pseudogenen bieden een evolutionair voordeel, omdat ze door kleine veranderingen omgevormd kunnen worden tot nieuwe genen, die onder bepaalde omstandigheden het verschil tussen leven en dood kunnen uitmaken. Verder ligt op het chromosoom een hoop opvul-DNA - ook wel junk-DNA genoemd omdat de functie ervan volstrekt onduidelijk is.

Eén afwijkende DNA-letter in een gen kan al leiden tot een ziekte. Onder de genen op chromosoom 22 schuilen er ten minste 27 die op zo'n manier de oorzaak zijn van een lichamelijke stoornis. Acht ervan moeten nog worden ontdekt, de overige zijn al gevonden. Bijvoorbeeld het gen voor het syndroom van DiGeorge, een ernstige afweerstoornis die dragers vatbaar maakt voor infecties. Of het gen voor het cat-eyesyndroom, een oogafwijking. Ook ligt er een gebied dat te maken heeft met schizofrenie, maar het gen zelf is nog niet gevonden.

Het medische doel van de hele onderneming is het opsporen van ziektegenen. Want het achterhalen van genetische defecten die aan ziektes ten grondslag liggen, is een eerste stap op weg naar nieuwe therapieën. Voor het zover is moeten echter vele problemen overwonnen worden, waarschuwt een commentator in Nature. Ten eerste is er de onenigheid over het exacte aantal genen. Als we vervolgens alle genen kennen, en alle twee- tot driehonderdduizend eiwitten die op basis daarvan worden gemaakt, moeten we achter de functie van die eiwitten zien te komen. En hoe pluizen we uit wanneer welk gen actief is?

Mensen verschillen onderling in slechts één op de duizend DNA-letters. De minieme verschillen verklaren waarom persoon A aanleg heeft voor kanker, en waarom persoon B begenadigd is met een zangtalent. Een aparte groep wetenschappers, het zogeheten SNP-consortium, probeert de 300 000 meest voorkomende variaties op te sporen.

Is dat eenmaal gedaan, dan wordt het een koud kunstje om te bestuderen welke variaties een bijdrage leveren aan ziektes of aan menselijke eigenschappen. De commentator van Nature kijkt er verwachtingsvol naar uit: na 2002 gaat het vuurwerk pas echt beginnen.