Wat heeft dat ‘Human Genome Project’ nou helemaal opgeleverd
Verschenen in Columns en Opinie, Nieuws
De vakliteratuur stond er een paar maanden terug vol mee: “10 years in a postgenome world” kirden sommige vakbladen zoals Nature en Science. Immers, 10 jaar geleden kondigden zowel de publieke als de commerciële teams die bezig waren het humane genoom te ‘sequencen’ aan dat het werk bijna ‘klaar’ was. (Nou was dat nogal overdreven: in 2004 is de volledige (99%) sequentie pas gepubliceerd in Nature.)
Maar goed, het was toch een prestatie. Niet alleen omdat voor het eerst wetenschappers over de hele wereld samenwerkten als één groot team (in plaats van alle data voor zichzelf te houden), maar ook omdat toen het project begon in 1991 het bijna niet te doen leek om alle 3 miljard baseparen te ‘lezen’. Tegenwoordig kost het sequencen van 1 persoon een paar duizend dollar, en de verwachting is dat die prijs binnen een paar jaar onder de $1000 zal zakken.
Maar wat heeft dat nou eigenlijk helemaal opgeleverd? De crux is: sequencen is niet hetzelfde als ontcijferen. Alleen maar de basenvolgorde weten van ons DNA (of de verschillen tussen mensen) levert weinig op zonder te weten wat dat DNA doet. Je moet bijvoorbeeld weten wat voor eiwit van dat DNA wordt gemaakt, en wat de rol van dat eiwit in ons lichaam is. En dan pas kan je beginnen aan het ontwerpen van medicijnen. Vergelijk het met de hiërogliefen: die konden we wel zien (sequencen) maar niet begrijpen (ontcijferen) zonder de Steen van Rosetta.
Je kan de uitkomsten van het ‘Human Genome Project’ eigenlijk uiteensplitsen in wat we geleerd hebben, en wat we eraan hebben in medisch opzicht. Er is namelijk een enorme discrepantie tussen die twee.
We hebben veel fundamentele kennis opgedaan over het DNA. Bijvoorbeeld weten we nu dat het DNA van twee niet-verwante mensen slechts 1-3% verschilt; dat het humane genoom ongeveer 30,000 genen bevat die coderen voor eiwitten (slechts 1% van al ons DNA!); en dat het overgrote deel van het DNA codeert voor niks (‘Junk-DNA’) of alleen voor RNA dat vervolgens niet wordt afgelezen (waarschijnlijk speelt dat een rol in de expressie van andere genen). Een ander leuk feitje is dat honderden genen rechtstreeks van bacteriën komen (via ‘horizontal transfer’) en dat tientallen genen afkomstig zijn van virussen (die genen zijn meestal niet meer actief, maar zijn ooit tijdens de evolutie in ons DNA terecht gekomen. Wij zijn dus afstammelingen van mensen/dieren die zo’n virale aanval overleefd hebben!) (Daar gaat mijn virologen-hart sneller van kloppen.)
Goed, dat is allemaal leuk en aardig, maar wat hebben we daaraan in de praktijk? In een interview met Nature (April 2010) werd aan Collins en Venter (de leiders van de publieke en private sequencing initiatieven) gevraagd wat het profijt was voor de geneeskunde. Beiden zeiden: ‘not much’. Echter, het zit er wel aan te komen. Door de verbeterde techniek en een database om je resultaten mee te vergelijken, is door het ‘Human Genome Project’ nieuw onderzoek mogelijk gemaakt.
Er wordt bijvoorbeeld heel veel onderzoek gedaan naar ‘complexe ziektes’: ziektes die door zowel het milieu (roken, drinken, voeding) als door meerdere genen veroorzaakt worden (zoals diabetes, hartziekten, schizofrenie, etc). Door hele grote groepen mensen met elkaar te vergelijken, hebben wetenschappers stukjes DNA gevonden die geassocieerd zijn met die ziektes. Let wel: die stukjes DNA zijn niet per se genen! Dat kunnen ook stukjes DNA zijn die een rol spelen in de regulatie van andere genen. Die stukjes DNA kunnen bijvoorbeeld gebruikt worden om te identificeren wie het meeste risico loopt op een ziekte, en dus actief behandeld moet worden. (Een voorbeeld van zo’n studie is gepubliceerd in Nature (2007)).
Een andere toepassing is kankeronderzoek. Van enkele patiënten zijn alle mutaties (soms wel meer dan 50) in beeld gebracht. Als je dit nu voor honderden kankerpatiënten zou doen, en zou bijhouden wie goed reageert op welke therapie, dan heb je een waardevolle database voor nieuwe kankerpatiënten. (Dus als je mutatie X hebt, dan krijg je medicijn Y, maar bij mutatie A krijg je medicijn B.)
Tot slot, een belangrijke studie is onlangs verschenen in het toonaangevende tijdschrift ‘the Lancet’. Een groep wetenschappers/artsen heeft bij wijze van ‘proof of principle’ het DNA van 1 willekeurig persoon gesequenced en geanalyseerd om te kijken of dit überhaupt medisch zin had. In dit bewuste voorbeeld vonden ze een verhoogde kans op ‘sudden cardiac death’, en een resistentie tegen een medicijn dat veel wordt gebruikt in therapie na een hartinfarct (clopidogrel). Maar ze vonden ook dat deze persoon genen had die geassocieerd zijn met succesvolle cholesterolverlagende therapie (wat de kans op een infarct weer verlaagd!). Dat is belangrijke informatie, vooral voor preventie. (Overigens merkte de editor van de Lancet zuurtjes op dat Groot-Brittannië helemaal geen geld heeft om iedereen te sequencen en vervolgens te behandelen.)
Het is dus niet zo we dankzij het ‘Human Genome Project’ ineens langer leven en talloze nieuwe medicijnen hebben. Iedereen die dat verwacht had was nogal naïef. Het echte werk is eigenlijk pas begonnen nadat de sequentie bekend was: de interpretatie van 3 miljard baseparen. Maar het is wel aannemelijk dat in de nabije toekomst iedereen gesequenced gaat worden, om zo beter ziektes te kunnen voorkomen en genezen. Of dat ethisch wenselijk is (sommige mensen willen namelijk helemaal niet weten dat ze meer kans op kanker hebben), is een discussie die nog maar mondjesmaat gevoerd is.
17.07.2010
16:11
Helaas wordt bij de bovenstaande discussie geen verschil gemaakt tussen fundamentele en toegepaste wetenschap. Bij de toegepaste wetenschap gaat het erom om het idee om te zetten in een product en meestal doen commerciele instellingen dit soort onderzoek. Hierbij gaat men inderdaad reductionistisch te werk, tijd is geld.
Fundamente wetenschap vormt de basis voor nieuwe zienswijzen over onze omgeving, de basis is vaak holistisch, maar om hypotheses wetenschappelijk te bewijzen moet men vaak reductionistisch werken. Om het geheel te begrijpen moet men de afzonderlijke delen kennen.
Zo zijn moderne medicijnen vaak het product van toegepaste wetenschap net als de bijwerkingen van deze. Een ander voorbeeld is bijv. de nanotechnologie, er zijn al vele duizenden toepassingen uitgedacht maar over de veiligheid is relatief weinig bekend om dat dit onderzoek te veel geld kost.Deze werkwijze kan men ook oppertunistisch noemen, het zelfreflecterend vermogen (welke toch de basis vormt van wetenschappelijk denken)ontbreekt bij deze onderzoeken.
15.07.2010
07:56
@Tim/Fedde: Ik denk dat reageerders als Patrick juist heel waardevol zijn op sites als deze, omdat ze als het ware met bepaalde misconcepties bij je thuis komen om voor een publiek dat behoorlijk op jouw hand is te discussieren over jouw eigen vakgebied. DE plek voor wetenschappers om mensen onvermoeibaar uit te leggen wat wetenschap wel en niet is, lijkt mij. Bovendien schrijft Patrick weliswaar een beetje passive-aggressive (nare opmerkingen eindigen met een smiley), maar niet heel onbeleefd.
@Patrick: biomedici/biologen krijgen in hun opleiding vaak wel iets van chaostheorie en emergente verschijnselen mee, ja. Overigens word je op je wenken bediend: in de wetenschap is de zogenaamde ‘systeembiologie’ sinds enkele jaren een serieus vakgebied. Deze tak van de biologie kijkt inderdaad minder reductionistisch naar genen, met het idee dat je zo’n complex systeem lang niet volledig (let op, niet VOLLEDIG) kunt begrijpen als je geen systeemeffecten in ogenschouw neemt. Overigens is de kennis die men op deze manier probeert op te doen (er komt nog niet veel concreets uit) alleen van waarde in relatie tot wat we al weten. Dat wil zeggen: tientallen jaren aan zeer robuuste genetische kennis.
14.07.2010
20:08
Prachtig, Kary Mullis; Nobel prijs voor de chemie voor z’n bijdrage aan de PCR.
Zelfde persoon die vervolgens ontkent dat AIDS veroorzaakt wordt door HIV. Geen link ziet tussen CFCs en het gat in de ozonlaag en natuurlijk ook nog eens ontkent dat menselijk handelen een bijdrage levert aan de verandering van ons klimaat. Had ik al gezgegd dat Mullis een groot aanhanger is van de Astrologie?
Mullis heeft iets te veel uit de LSD-pot gesnoept en in de loop der jaren wat hersencellen verloren. De wetenschappelijke methode is daarmee door het afvoerputje gegaan.
Ik zou Kary Mullis ook wel eens willen zien vertellen aan HIV/AIDS lijders, in laten we zeggen Zuid-Afrika, dat het wel goed komt met ze. En daarna mag ie dat aan de achtergebleven AIDS wezen uitleggen.
Mullis is een schande voor de mensheid en voor de wetenschap. Het trieste is dat er nog steeds mensen zijn die hem serieus nemen. Verkondigen dat de aarde rond is i.p.v. plat, vergt veel moed MAAR bovendien wetenschappelijk bewijs. Dat is precies het verschil tussen Mullis en serieuze wetenschappers. Mullis heeft namelijk nergens wetenschappelijk bewijs voor. Hij roept maar wat en speelt op de onderbuikgevoelens van mensen zoals Patrick.
Dus Patrick gewoon je onzin blijven verkopen op je eigen site, maar niet meer hier.
14.07.2010
17:31
Ik heb inderdaad een nogal simpele kijk over wetenschappers gekregen, dat klopt. Ik ben een groot fan van wetenschap, het is alleen erg jammer dat het door wetenschappers moet worden gedaan…
Het komt omdat de resultaten zo slecht zijn, vooral in de biomedische wetenschap. Mag ik je dit aanraden? Mijn favoriete wetenschapper, Kary Mullis:
http://zapruder.nl/portal/artikel/wetenschap_volgens_kary_mullis_een_aannemelijke_fabel/
En ik stelde je een gerichte vraag… Heb je tijdens je opleiding iets geleerd over complexiteit? Niet als in ‘ingewikkeld’, maar als in wiskundige complexiteit. Als in complex adaptive systems. Serieuze interesse…
14.07.2010
17:07
“Het HGP was echter een epische faal. Een galactische flater. Een klap in het gezicht van de heersende ‘genetische elite’.”
Zoals ik al zei, ben ik dat niet met je eens. Ik denk dat jij zelf ook niet weet waar je dat op baseert. De meeste genetici zijn juist erg opgewonden dat er meer in DNA zit dan we nu begrijpen. Dat is juist spannend. Het dogma DNA>RNA>eiwit moet voor een groot deel losgelaten worden, en dat is juist heel erg interessant. Ik ken geen ENKELE geneticus die dat erg vindt, of bevecht. Hoeveel genetici ken jij eigenlijk? Want je hebt er wel een felle mening over…
“Wetenschap heeft er echter niets van geleerd. Wil er niets van leren omdat ze op zoek zijn naar patenteerbare en licenseerbare zaken.”
Waar HEB je het over? IK ben wetenschapper, en ben NIET daarin geinteresseerd. Geen enkele van mijn collega’s is daarmee mee bezig. Waar baseer je dat op? Of bedenk je het ter plekke?
“Dat zal een klap zijn voor al die biomedische wetenschappers als ze de implicaties van complexiteit gaan overzien”
Waar HEB je het over? Wetenschappers genieten juist van complexiteit. Dat maakt het werk dat ze doen interessant. Ik ken jou niet uiteraard, maar het komt op mij over dat je een nogal simpele kijk op wetenschappers hebt. Waar komt die woede/irritatie bij jou vandaan? Hoeveel wetenschappers ken je eigenlijk persoonlijk?
Ik ga hier nu niet verder meer op in, omdat het erop lijkt dat je je mening toch al klaar hebt (dogmatisme, daar was jij juist tegen dacht ik). Dus als je wil, mag je hieronder het laatste woord hebben.
Met vriendelijke groet,
Fedde
14.07.2010
16:23
Ben je zelf eigenlijk bekend met complex systems theory? Zeggen begrippen als emergent behavior, self-organization, stigmergy enz. je iets?
14.07.2010
16:21
Ja, zo kun je het ook stellen. De waarheid is echter dat ten tijde van het opstarten van de HGP men wel even de genetische mapping zou ontcijferen en dat dan de maakbare mens, ziektevrij, enz. een feit zou zijn. Dat was het verhaal waarop veel venture capitalists instapten. Van genotype naar fenotype, alleen nog even die mapping vaststellen. Het HGP was echter een epische faal. Een galactische flater. Een klap in het gezicht van de heersende ‘genetische elite’.
Wetenschap heeft er echter niets van geleerd. Wil er niets van leren omdat ze op zoek zijn naar patenteerbare en licenseerbare zaken. In de reductionistische kijk, kun je oorzaak en oplossing aan elkaar verbinden en er zo geld aan verdienen door de oplossing te patenteren. In een holistische visie, zoals die van de complex adaptive systems, is dat echter onmogelijk. Emergentie verhindert dat. Buiten biomedische wetenschappen om is men echter allang gaan inzien dat de natuur niet mechanistisch / reductionisch te verklaren is. Dat zal een klap zijn voor al die biomedische wetenschappers als ze de implicaties van complexiteit gaan overzien en moeten toegeven dat ze er eigenlijk nog minder van begrijpen dan ze dachten
14.07.2010
15:18
Dat genen ALLES bepalen is idd achterhaald. Zoals ik al zei, staan complexe ziektes onder invloed van het milieu en een hele zwik genen. Dus niet zoals bij taaislijmziekte slechts 1 defect gen. Het gaat er meer om dat je een kleine verhoogde KANS hebt op bepaalde ziektes. Maar omdat er bijvoorbeeld voor hartziekten wel honderden kleine stukjes DNA zijn die allemaal een kleine bijdrage hebben op het wel/niet krijgen van de ziekte, is dat moeilijk te onderzoeken (tot nu toe).
Een ander voorbeeld is lengte en gewicht van mensen. Lengte staat genetisch voor bijna 100% vast (mits goede voeding) maar gewicht is veel meer afhankelijk van de omgeving. Dat klinkt triviaal, maar het geeft aan dat er niet 1 regel is die geldt voor al onze eigenschappen. Het verschilt per phenotype, en daar is men nu dus heel erg mee bezig in het genetisch onderzoek. Zo weten we dat diabetes type 2 meer is vastgelegd in onze genen dan type 1. (en idd is er wederom een invloed vh milieu, maar je ziet dat 1-eiige tweelingen vaak allebei wel of allebei niet type2 diabetes krijgen, terwijl dat niet geldt voor 2-eiige tweelingen of type 1 diabetes)
het HGP heeft ons juist geleerd dat we VEEL complexer in elkaar zitten dan we dachten. Al die voorbeelden die jij aandraagt om te laten zien dat ons genoom heel complex is, weten we DANKZIJ het HGP. Ik ben het dus niet met je eens dat de huidige generatie genetici vastgeroest zit in oude denkbeelden. Juist niet! Het zijn juist spannende tijden omdat we zoveel nieuws te onderzoeken hebben
Groeten
14.07.2010
11:21
Dankzij het HGP weten we nu dat genen slechts een heel, heel, heel klein deel van de puzzel vormen. En dat we eigenlijk nog helemaal niets weten over de vorming van organismen. Het idee dat onze genen, ons DNA de blue-print van leven vormen, kunnen we we wel laten varen. Er is niet zoiets als een genetische mapping waarmee we de eigenschappen van een organisme kunnen bepalen of afleiden. Er is ook nog zoiets als de epi-genetische mapping, de microbioom en inmiddels is het idee zich gaan manifesteren dat virussen een hele belangrijke rol spelen. Hoe meer we ontdekken, hoe onevenredig veel meer informatie er betrokken blijkt bij al deze processen en hoe minder we zijn gaan weten.
Ik heb het idee dat al die genetici zijn blijven hangen in een inmiddels achterhaald paradigma. Dat van ‘the clockwork universe’. Het idee dat er een genetische mapping zou zijn tussen DNA en opbouw van een organisme, is een typische reductionistisch / mechanistisch idee. 17e eeuws. Al die genetici en biologen zouden zich eens moeten gaan verdiepen in chaos en complexiteit. Holisme.