Een preventief pilletje omdat je genetisch een hoog risico loopt op Alzheimer? Dankzij technieken waarmee de gehele menselijke DNA volgorde snel en goedkoop in kaart kan worden gebracht, is dit idee helemaal geen ‘science fiction’ meer. Al in 2014 moet de prijs van een compleet genoom zo sterk zijn gedaald dat overheden de techniek op kunnen nemen in het gezondheidsprogramma, aldus het Amerikaanse Human Genome Research Institute.

Basen vormen het coderende deel van DNA. Als je van een losse DNA streng de basenvolgorde kunt bepalen, weet je precies wat de genetische code van die streng is. De techniek die hiervoor gebruikt wordt, heet sequencing. Feitelijk verdubbelt deze techniek de losse DNA streng, zodat er weer een compleet DNA molecuul ontstaat. Dit verdubbelen begint altijd op een vaste plek in het DNA, in een gebied dat rijk is aan A en T. Het startpunt kun je markeren door een AT-rijk stukje (‘primer’) met fluorescerende groep aan het DNA mengsel toe te voegen. Deze primer bindt aan de losse streng en zet hiermee de verdubbeling in gang. Na de primer hecht het eiwit DNA polymerase aan het DNA. Polymerase plakt de juiste base tegenover elke base van de losse DNA streng.

Van jaren naar weken

Bij sequencing zijn niet alleen normale basen aanwezig. Eén van de basen komt ook in een aangepaste vorm voor. Deze aparte base wordt willekeurig ingebouwd op de plek van een normale base. Het verdubbelen van DNA stopt onmiddellijk na het inbouwen van zo’n aangepaste base. Voegde je aan het DNA bijvoorbeeld een mengsel van de aangepaste base A toe, dan krijg je allerlei korte DNA stukjes die eindigen op de plek waar een normale base A moest komen. Doordat de DNA stukjes in lengte verschillen, kun je precies zien op welke plekken van de losse DNA streng de base A voorkomt. Door de DNA verdubbeling te herhalen met de aangepaste basen T, G en C weet je uiteindelijk de complete genetische code van de losse DNA streng.

Met behulp van sequencing voltooiden wetenschappers in 2003 het Human Genome Project. Zij legden hiermee de complete genetische code van de mens, die bestaat uit 3 miljard basen, bloot. Dit eerste menselijke genoom werd gebaseerd op genetische informatie van verschillende personen. Ondertussen is de sequencing techniek verder verbeterd. Kostte het ten tijde van het Human Genome Project nog 3 miljard dollar en een aantal jaren werk om een compleet genoom te ontrafelen, inmiddels is dit teruggebracht tot ongeveer 300.000 dollar en een aantal weken werk. Het eerste persoonlijke genoom is ondertussen ook een feit. Begin 2008 werd de genetische code van James Watson, één van de ontdekkers van het DNA molecuul, wereldkundig gemaakt.

Vanaf eind 2008 kennen we ook de persoonlijke genomen van een vrouw, een Afrikaan, een Aziaat en een kankerpatiënt. Wat kunnen wetenschappers eigenlijk met deze persoonlijke informatie? Uitgaande van het feit dat iedere ziekte een genetische component heeft, is het mogelijk om uit te zoeken welk stuk van het DNA gemuteerd moet zijn om een bepaalde aandoening te veroorzaken. Straks kunnen artsen het genoom van hun patiënten sequencen, kijken welke mutaties (veranderingen van basen) in het DNA voorkomen en op basis daarvan een risicoanalyse maken. Stel; er zijn negen mutaties bekend die een verhoogde kans op Alzheimer geven. Als bij een patiënt zeven van de negen mutaties aanwezig zijn, heeft deze een genetisch verhoogd risico op het krijgen van de ziekte. Wellicht is het in de toekomst zelfs mogelijk om mensen, op basis van de afwijkingen in hun DNA, preventief een pilletje voor te schrijven.

Meer waarzeggen dan voorspellen

De eerste particuliere bedrijven die genetische risicoanalyse aanbieden, zijn al vanaf 2007 actief. Deze bedrijven kijken naar het voorkomen van ongeveer één miljoen mutaties die op de een of andere manier geassocieerd zijn met bepaalde ziekten. Op basis van deze informatie geven zij een gezondheids- en leefstijladvies. Brendan Maher, journalist van vakblad Nature, maakt zich zorgen over deze ontwikkeling: “De informatie die deze internetbedrijfjes nu aanbieden, heeft een lage voorspellende waarde. Vaak lijkt de uitkomst meer op waarzeggen dan op het werkelijk voorspellen van het risico op ziekten. We moeten dan ook heel voorzichtig zijn met het maken van voorspellingen en het naar buiten brengen van informatie zonder de feiten goed genoeg te kennen.”

Welke feiten ontbreken er dan, waarom is het zo moeilijk om een goede voorspelling van het risico op ziekten te maken? Ten eerste kunnen mutaties in verschillende stukken DNA uiteindelijk hetzelfde effect hebben. Moleculair microbioloog en geneticus Elaine Mardis doet al jaren onderzoek naar een vorm van leukemie (bloedkanker). Bij deze ziekte zijn op zijn minst tien verschillende mutaties betrokken en bij elke patiënt, die zij tot nu toe heeft onderzocht, zaten deze mutaties in andere stukken DNA. Toch is bij alle mensen met deze vorm van leukemie uiteindelijk dezelfde cellulaire signaalroute geblokkeerd. Volgens Mardis kan de toekomstige behandeling van patiënten twee kanten opgaan: “Het is mogelijk dat vrijwel iedere patiënt andere mutaties heeft, waardoor behandeling zeer persoonlijk moet zijn. Het kan ook zijn dat we uiteindelijk groepen genmutaties vinden waarop we de behandeling kunnen afstellen.”

Een ander probleem bij het maken van een risicoanalyse voor het krijgen van bepaalde ziekten is de mate van erfelijkheid. Het aandeel van erfelijkheid kan met sequencing onderschat worden. Maher geeft een voorbeeld aan de hand van een simpele eigenschap als variatie in lengte tussen verschillende personen. Wetenschappers hebben in de afgelopen jaren zo’n 40 mutaties gevonden die van invloed zijn op deze eigenschap. Toch zorgen al deze stukjes DNA samen maar voor een lengteverschil van maximaal zeven centimeter. Dit komt neer op een erfelijkheid van 5%, terwijl onderzoekers van tevoren wisten dat lengte voor 90% erfelijk bepaald is. Het blijkt dat je met sequencing van het hele genoom niet alle details van het DNA te zien krijgt. Wanneer je een aantal stukjes DNA nog eens apart bekijkt, vind je kleine verschillen die in dit geval een zeer groot effect hebben op lichaamslengte.

Extra regelgeving (nog) niet nodig

De laatste moeilijkheid bij het publiek maken van persoonlijke genetische informatie, is hoe deze informatie gebruikt wordt door de samenleving. Het is tot nu toe onbekend wat genetische informatie voor gebruikers betekent. Sommige wetenschappers zijn bang dat de communicatie over de term ‘genetisch verhoogd risico’ naar het publiek heel lastig is. Humaan geneticus Dan Geschwind: “Het is voor een professional zelfs heel moeilijk om deze term uit te leggen aan een hoogopgeleide patiënt. Ik ben bang dat een heleboel mensen de complexheid van het genoom en de medische betekenis hiervan niet kunnen begrijpen”. Verder is het niet duidelijk wat mensen met hun genetische informatie willen. Gaan zij hun leefstijl aanpassen na een gezondheidsadvies of gebruiken zij hun genoom om deel te nemen aan verder genetisch onderzoek?

In ieder geval worden mensen, door het ontrafelen van persoonlijke genomen, steeds meer zelf verantwoordelijk gehouden voor hun gezondheid. Dit stelt de Nederlandse sociaal geneeskundige Jeantine Lunshof in samenwerking met vijf buitenlandse collega’s. Dit betekent niet dat zorgverzekeraars en werkgevers ook gebruik kunnen maken van de genetische informatie. Deze partijen hebben niks aan alleen een overzicht van mutaties in het DNA, maar moeten dit combineren met verder medische gegevens van de persoon, de familiehistorie wat betreft verschillende ziekten en de leefstijl van de persoon. Aangezien dit informatie is waar zorgverzekeraars en werkgevers niet bij kunnen, is het op dit moment niet nodig om extra regelgeving in te stellen op het gebied van persoonlijke genetische informatie.

Aan het maken van een risicoanalyse op basis van persoonlijke genetische informatie kleven nog een hoop nadelen. Er is nog veel meer kennis nodig over de interpretatie van sequencing resultaten en de communicatie van deze informatie naar patiënten toe. Pas wanneer dit op orde is, kan het persoonlijke genoom een medische vooruitgang worden. En of dat in 2014 al het geval is, blijft nog even de vraag.

Bronnen

Personal genomes: The case of the missing heritability, Brendan Maher, Nature (6 november 2008) When consent gets in the way, Patrick Taylor, Nature (6 november 2008) Misdirected precaution, Barbara Prainsack et al., Nature (6 november 2008) Accurate whole human genome sequencing using reversible terminator chemistry, David Bentley et al., Nature (6 november 2008) The diploid genome sequence of an Asian individual, Jun Wang et al., Nature (6 november 2008) DNA sequencing of a cytogenetically normal acute myeloid leukaemia genome, Timothy J. Ley et al., Nature (6 november 2008) The complete genome of an individual by massively parallel DNA sequencing, David Wheeler et al., Nature (17 april 2008)