Het humane genoom project (human genome project)

Het humane genoom project, ook wel menselijke genoom project, werd gestart in 1990 met als doel om de volgorde van het genetische materiaal van de mens in kaart te brengen. Het project kostte 2,7 miljard dollar en werd in 2003 afgerond. Een belangrijke bevinding was dat mensen ongeveer 20.500 genen hebben. Deze informatie is erg belangrijk in de medische wereld. Het kan gebruikt worden om ziektes beter te begrijpen, behandelingen aan te passen aan iedere persoon en uit te vinden wie er vatbaar is voor bepaalde ziektes. Hierdoor kunnen we uiteindelijk iedere persoon de beste behandeling geven.

Het genoom

Het genoom is de complete set van desoxyribonucleïnezuur (DNA) die een organisme omvat. Het DNA bevat genetische informatie die nodig is voor een organisme zoals bijvoorbeeld voor groei, voortplanting en onze afweer. Het DNA bevat instructies om eiwitten te vormen.

Het DNA bevat twee strengen met nucleotiden die om elkaar heen draaien en zo een dubbele helix vormen. De bouwstenen van deze strengen zijn de vier verschillende nucleotide basen: Adenine (A), Thymine (T), Guanine (G) en Cytosine (C). In het DNA zal de A altijd een paar vormen met de T en een G altijd een paar vormen met een C. Het menselijke genoom bevat ongeveer 3 miljard van deze basenparen, de volgorde van de volgorde van deze vier basen is de erfelijke code. Ze bevinden zich in chromosomen in de celkern van bijna al onze cellen. Elk chromosoom bevat honderden tot duizenden genen. Naar schatting bevat het menselijke genoom ongeveer 30.000 genen, elk van deze genen kan ongeveer 3 proteïnen vormen.

Mutaties in het DNA kunnen voor ziektes zorgen, maar ze kunnen ook niet van belang zijn. Mensen verschillen ongeveer 0,1% van elkaar. De standaard die uit het menselijke genoom project is gekomen kan door wetenschappers gebruikt worden om de functie van genen en eiwitten te begrijpen en dit kan gebruikt worden om ziektes te begrijpen.

Het humane genoom project

Het Human Genome Project, in het Nederlands: humane genoom project of menselijke genoom project was een internationaal project om de volgorde van de nucleotiden in het DNA te bepalen. Het project werd gestart en gefinancierd door de Amerikaanse overheid. Het project begon in 1990 en in 2003 werd het als compleet verklaard.

De doelen van het project

Het originele doel van het humane genoom project in 1990 was om alle basen die deel uit maken van het menselijke DNA te bepalen. Deze drie miljard basen zouden voor 2005 voor 3 miljard dollar worden 'gesequenced' wat betekent dat de volgorde van de basen bepaald werd. Alle data die hiermee werd verkregen zou vrij op het internet verkrijgbaar worden, zodat de medische wereld hier wereldwijd gebruik van kan maken. Het menselijke genoom kan op de website van het NCBI bekeken worden.

Andere doelen van het humane genoom project waren:

• Alle genen in het menselijke DNA identificeren.
• Het sequencen van het genoom van verschillende andere organismen.
• Nieuwe, snellere en goedkopere manieren vinden om de data te sequencen, te analyseren, op te slaan in databasen en wereldwijd te verspreiden.
• Het project moest zich ook richten op de wettelijke, ethische en sociale aspecten die bij het project kwamen kijken.

Wat is sequencen en hoe werd het gebruikt bij dit project?

Het sequencen van het DNA is een belangrijk onderdeel van het humane genoom project. Met sequencen wordt bedoeld dat de precieze volgorde van de nucleotide basen wordt bepaald. Menselijke chromosomen bevatten ongeveer 50 tot 300 miljoen basenparen. Omdat de basen in paren voorkomen hoeft altijd maar een kant van het paar gesequenced te worden.

Het DNA werd in stukjes geknipt en deze stukjes werden vervolgens in bacteriën gekloond. Deze bacteriën gingen zich vervolgens vermeerderen waardoor de stukken DNA vaker voorkwamen, grotere hoeveelheden DNA zijn makkelijker om te sequencen. Vervolgens werd het DNA van deze klonen in nog kleinere stukjes geknipt. Van deze nog kleinere stukjes werd vervolgens de volgorde bepaald. De volgordes van al deze kleinere stukjes zijn uiteindelijk samengevoegd om zo het hele menselijke genoom weer te geven.

Van wie werd het DNA gesequenced?

Het DNA dat werd gebruikt werd verkregen van verschillende vrijwilligers. Het is onbekend wie deze vrijwilligers zijn en om er voor te zorgen dat de identiteit niet bekend wordt, is er een zorgvuldig proces ontwikkeld. Kandidaten kwamen uit een diverse populatie. De vrijwilligers kregen eerst uitgebreide uitleg over wat er ging gebeuren waarna ze toestemming moesten geven om mee te doen. 5 tot 10 keer zo veel vrijwilligers hebben bloed gegeven dan daadwerkelijk nodig was zodat vrijwilligers niet zouden weten of hun DNA werd gebruikt.

Is het project afgerond?

Het belangrijkste doel was een goeie kwaliteit van de volgorde van het menselijke genoom. In april 2003, ruim twee jaar voor de deadline, werd het humane genoom project compleet verklaard. Dit betekent niet dat elk deel van het genoom bekend is, maar van de belangrijkste delen die genen bevatten is de volgorde gesequenced. Ongeveer 99% van de delen die genen bevatten was in kaart gebracht met een 99,99% nauwkeurigheid. Het belangrijkste doel maar ook belangrijke andere doelen zijn behaald binnen de tijd en het budget van 3 miljard. Alle data is vrij verkrijgbaar op het internet.

Wat is er gevonden?

Er zijn een paar belangrijke bevindingen gedaan, de belangrijkste zijn:

• Er werd gevonden dat er ongeveer 20.000 tot 25.000 genen in het menselijk genoom zitten, dit is ongeveer hetzelfde aantal als muizen hebben.
• Het werd bekend dat genen vaak niet een, maar meerdere verschillende eiwitten kunnen vormen.
• Ze zijn er achter gekomen dat het vogelbekdier, dat een zoogdier is maar wel eieren legt, tien sekschromosomen heeft, terwijl de mens er maar twee heeft.
• Het menselijke genoom heeft veel delen waarbij een volgorde DNA meerdere keren wordt herhaald.

En hoe gaat het nu verder?

Oorzaak van ziektes

Het is tegenwoordig een stuk goedkoper om het DNA te sequencen, sinds 2014 kost het ongeveer 1000$ per persoon om het genoom te sequencen. Hierdoor wordt het een stuk makkelijk om deze informatie te verkrijgen voor medische onderzoeken. Een hele belangrijke stap is dat er nu, door al deze genetische informatie, onderzoek gedaan kan worden naar de oorzaak van zeldzame ziektes. Dit kan gedaan worden door het genetisch materiaal van zieke mensen te vergelijken met gezonde mensen en te kijken naar verschillen in het DNA. Als er een specifiek verschil is in het DNA tussen de zieke mensen en de gezonde mensen kan dit betekenen dat dat deel de ziekte veroorzaak.

Betere behandelingen

Wanneer we de genetische oorzaak van ziektes snappen kunnen we hier ook specifieke behandelingen voor maken. Medicatie kan zich dan precies richten op het genetische verschil tussen de gezonde en zieke patiënt en zo een behandeling worden. Omdat het medicijn zich specifiek richt op de genetische variant zal dit er voor zorgen dat de behandeling effectiever is en minder bijwerkingen tot gevolg heeft. Hoewel dit veelbelovend is, zal het nog zeker 10 tot 15 jaar duren voordat de nieuwe behandelingen op de markt komen omdat ze allemaal uitgebreid getest moeten worden.

De reactie op medicatie

Deze data verkregen met het humane genoom project kan niet alleen gebruikt worden om ziektes te snappen, maar ook om te begrijpen waarom sommige mensen wel goed reageren op een behandeling en anderen niet. Hierdoor zal elke patiënt de behandeling krijgen die voor hem het beste werkt met de minste bijwerkingen.

Preventie

De informatie over de genetica van zieke mensen hoeft niet alleen gebruikt te worden om de beste behandeling uit te zoeken voor elke patiënt, deze informatie is ook uitermate geschikt voor screening. Wanneer we voor elke ziekte precies weten welke delen in het DNA hiervoor verantwoordelijk zijn is het makkelijk om bij mensen te kijken of ze deze ziekmakende stukken in hun genetisch materiaal hebben. Wanneer dit zo is kunnen deze mensen vroegtijdig behandeld worden of kunnen er andere maatregelen genomen worden om er voor te zorgen dat de ziekte zich niet zal ontwikkelen.

Personalized medicine

Nu dat wetenschappers de volgorde van het hele menselijke genoom hebben zijn er veel stappen die genomen kunnen worden. De volgorde kan worden gezien als een soort handleiding van de mens. Nu deze volgorde bekend is, is ook bekend hoe de mens genetisch gezien in elkaar zit. De volgende stap is vooral om al deze informatie te gaan begrijpen en het daarna toe te passen op de gezondheid van de mens. Door alle informatie over ziektes, preventie, behandelingen en bijwerkingen samen te voegen, kunnen we een groot deel van de genetisch bepaalde ziektes gaan begrijpen. Dit zal er uiteindelijk toe leiden dat we bij iedere persoon precies kunnen achterhalen waardoor iemand ziek is geworden en zo personalized medicine kunnen toepassen op elke patiënt: de best geschikte behandeling voor elke persoon gebaseerd op hun genetische materiaal.

Er moet nog veel gedaan worden

Hoewel er door al deze informatie al veel medische ontdekkingen zijn gedaan op het gebied van de genetica zijn er nog veel ziektes die onderzocht moeten worden. Vaak is het namelijk niet zo dat een specifieke mutatie gelijk voor een ziekte zorgt, meestal zijn er meerdere genetische factoren van invloed, dit is een stuk complexer om te onderzoeken. Er moet daarom nog veel onderzoek gedaan worden naar complexere ziektes.