de Stem
m
Over onze
genen
structuur en functie van dna
H SPIRAALVORM
Trede ^Touw
T V
G,A_C
g
ta
De verloedering van Rio ZIE WEEKEND 4
Een verdoezeld oorlogsverleden ZIE WEEKEND 2 Ritzen: minister onder vuur ZIE WEEKEND 3
Wetenschappers over de
hele wereld proberen
achter de geheimen van
de mens te komen. Stukje
bij beetje wordt ons erfe
lijk materiaal ontrafeld.
Vorige maand is de eerste
fase van dit Humane
Genoom Project afge
rond, alle erfelijke eigen
schappen van de mens
zijn in kaart gebracht.
Over tien jaar moet dui
delijk zijn wat we met al
deze informatie kunnen
gaan doen, als ook de sa
menstelling van het DNA
en onze genen is vastge
steld. In een reeks artike
len gaan wij in op de be
tekenis, de techniek en de
ethische vragen bij dit
grote onderzoek naar de
erfelijkheid.
'Vandaag de eerste afleve-
ring.
De geheimen van
onze erfelijke code
worden ontrafeld
Infografiek Hugo Vermaas en Julius Wintermans
Weekend
ZATERDAG 12 NOVEMBER 1994
DEEL E
De door Watson en Crick
voorgestelde structuur van het
DNA-molecuul is opgebouwd als
een touwladder die als een
dubbele spiraal om een
denkbeeldige centrale as is
gewikkeld. De 'touwen' bestaan
afwisselend uit desoxyribose (een
suiker) en een fosfaatgroep (een
fosforverbinding).
De 'treden' zijn opgebouwd uit
vier basen, die adenine, thymine,
guanine en cytosine heten
(afgekort A,T, G en C).
RITSSLUITING
De dubbele streng van het
DNA-molecuul kan als een
ritssluiting uit elkaar
worden getrokken. Op de
helft die dan overblijft past
door deze codering maar
één andere code. Dit is
het mechanisme dat
de celdeling en
de groei van
organismen
'stuurt'.
l Waterstofbrugl
Desoxyribose
Fosfaat
BESTANDDELEN
De vier basen vormen een
code die voor elke
levensvorm en voor elk
individu uniek is. De
codering van de informatie
vindt plaats doordat A
steeds door middel van een
waterstofbrug verbonden is
met T en C met G. C kan niet
tegenover A liggen en T niet
tegenover G.
Alle levensvormen op aarde zijn
opgebouwd uit cellen. Een hoog
ontwikkeld zoogdier als de mens
heeft er miljarden. De meeste le
vende cellen op aarde hebben
een kern (alleen primitieve een-
celligen als blauwwieren en bac
teriën moeten het zonder stellen).
In die kern ligt het erfelijk materi
aal ,van de betreffende levens
vorm opgesloten in de chromo
somen. Chromosomen treden al
tijd op in paren. De mens heeft er
46,22 gelijke paren en een onge
lijk paar, de zogenaamde ge
slachtschromosomen, die bepa
len of de drager een vrouw is
-(XX, naar de vorm van het betref
fende chromosoom) of een man
(XY).
De chromosomen bestaan in feite
uit lange strengen in elkaar ge
draaide moleculen van een stof
die 'desoxyribonucleïnezuur'
wordt genoemd of DNA, afgekort
naar de Engelse term Deoxyribo-
Nucleid Acid.
Elk DNA-molecuul bestaat uit een
zogenaamde dubbele helix, twee
moleculaire strengen die in een
spiraalvorm om elkaar gedraaid
zijn. De strengen zijn opgebouwd
uit suikers en fosfaten; zij vormen
de ruggegraat van het DNA. Als
het DNA wordt 'uitgerold', ziet
het eruit als een zich herhalend
geheel van 'blokjes'. Elk blokje
bestaat achtereenvolgens uit een
fosfaatmolecuul, daarnaast een
suikermolecuul, in het midden als
verbinding twee basen, dan weer
suiker en fosfaat.
Het basenpaar in het midden
vormt de onderlinge verbinding
van de DNA-strengen, een beetje
zoals de tandjes in een ritsslui
ting. Het menselijk DNA bevat
naar schatting drie miljard van
die basenparen. De erfelijkheid is
vastgelegd in een 'code' waarin
de basenparen de 'letters' vor
men.
De volgorde van de basenparen
is bepalend voor de genetische
informatie. Alle erfelijke codes' op
aarde zijn opgebouwd uit slechts
vier van die 'letters': A (voor de
base Adenine), T (Thymine), C
(Cytosine) en G (Guanine). De
vier basen kunnen bovendien
maar op twee manieren gekop
peld worden: A 'paart' altijd met
T; C altijd met G. Een stukje DNA
op een chromosoom laat zich dan
bijvoorbeeld als volgt beschrij
ven: GCATATGC etc.
Overigens is het DNA van alle le
vensvormen op aarde voor het
grootste deel identiek. Het erfelijk
materiaal van een muis bijvoor
beeld bevat minder dan vijftig
'genen' die verschillen van die
van de mens. Dat is niet veel als
je bedenkt dat de totale hoeveel
heid erfelijke informatie die nodig
is om een mens te maken, ver
moedelijk uit meer dan honderd
duizend genen bestaat. De op het
oog reusachtige verschillen tus
sen mens en muis worden dus
'gecodeerd' door een betrekkelijk
geringe hoeveelheid erfelijk ma
teriaal.
Genen zijn de eigenlijke bron van
onze erfelijke eigenschappen. Elk
DNA-molecuul bevat er talloze
van. Een gen is niets anders dan
klein stukje van een DNA-mole
cuul. Een gen regelt de vorming
van bepaalde eiwitten die op hun
beurt zorgen dat de oorspronke
lijk ongedifferentieerde cellen
zich ontwikkelen tot bijvoorbeeld
botcellen, spiercellen, zenuwcel
len en geslachtscellen.
Niet alle genen zijn even groot: er
zijn er gevonden die minder dan
duizend basen tellen, maar er zijn
er ook die vermoedelijk vele mil
joenen basen groot zijn.
Halverwege de jaren tachtig zijn
wetenschappers voorzichtig be
gonnen met het in kaart brengen
van alle genen' in het menselijk
DNA. Die verzameling genen
wordt het 'menselijk genoom' ge
noemd. In het 'Human Genome
Project' (afgekort Hugo) werken
biologen en chemici uit de hele
wereld samen in de jacht op het
menselijk genoom. De vorderin
gen zijn verbijsterend. Werd aan
vankelijk gerekend op tientallen
jaren werk, naar het zich nu laat
aanzien zullen alle menselijke ge
nen nog dit jaar in kaart zijn ge
bracht.
de mens
een laboratorium in Washington
achter een fikse computer. Even een
passeerwoordje intikken, dan een
nummer. „Vraag maar wat," zegt de
'computerbeheerder'. „Wat wil je
weten?" Of we even mogen zien wat
er momenteel in Nederland gaande
is. „Geen probleem. Op welk ge
bied?" Hij suggereert een onder
werp, even later rollen alle onder
zoeksgegevens van de Katholieke
Universiteit Nijmegen over het
scherm. „Als je wilt kan ik nu voor
je vergelijken wat ze in Singapore of
in Japan op dit terrein doen."
Ontdekkingen in Nijmegen
zijn, legt de man uit, de vol
gende dag al in Amerika be
kend. Het centrale steunpunt
in Baltimore bestudeert de medede
ling, hangt er een etiket aan, en
speelt de resultaten via het compu
ternetwerk van de internationale
'elektronische snelweg' door aan de
rest van de wereld. Iedereen met een
abonnement op het systeem, waar
ook ter wereld, kan zodoende voort
durend op de hoogte blijven van de
laatste ontwikkelingen in het Hu
mane Genoom Project.
Het computertijdperk en de voort
durend voortschrijdende techniek
hebben inmiddels de speurtocht
naar de geheimen van ons menszijn
danig versneld. Zo kwam er een me
thode om snel stukjes DNA te on
derzoeken: de PCR (polymerase ket
tingreactie), een vinding die Muilis
en Smith in 1993 de Nobelprijs ople
verde. Het voornaamste gevolg van
het grootschalige onderzoek en alle
successen is dat, vele jaren eerder
dan gepland, de wetenschap door
dringt in de diepste geheimen van
ons bestaan. Nog dit jaar wordt de
eerste grove kaart van onze chromo
somen afgerond. En niet pas ver in
de 21e eeuw kunnen we de detail
kaart, het stratenboek van ons DNA,
verwachten, maar reeds rond het
jaar 2005 is die klus geklaard.
Collins is een gedreven 'genenjager',
met voorsprong de beroemdste ter
wereld, bezeten van zijn werk. „Dit
is een avontuur, we maken een
blauwdruk van de mens. Wat we nu
doen, is voor de eeuwigheid, de mens
ontleden hoef je maar één keer te
doen."
Met zijn helm in de hand wijst hij de
weg naar de bibliotheek van de NIH.
Kasten vol met dia's heeft hij aange
legd. Foto's van de kleinste stukjes
uit ons lichaam. Van de cellen zijn
niet alleen foto's beschikbaar. Om
onze genen, en de andere moleculen
in het genoom te kunnen bestuderen
moet het DNA 'ontward worden' en
uit de cel worden gelicht. Nadat het
DNA uit de qellen is gehaald, maken
de onderzoekers kopieën: alle stuk
jes DNA worden, zoals dat heet, 'ge
kloond' en belanden - anoniem - in
een zogenaamde 'bibliotheek' waar
ze voor iedereen die er mee wil wer
ken opvraagbaar zijn. De grootste
bibliotheek met gekloond DNA
staat in het Amerikaanse Los Ala
mos, negentig procent van alle in
formatie waar de wetenschap mo
menteel mee werkt komt daar van
daan. Die bibliotheek bevat in es
sentie alle geheimen van ons leven.
Het complex van de NIH heeft een
eigen busdienst, voor verbinding
tussen de tientallen gebouwen. Voor
Francis Collins gaat dat allemaal te
langzaam. Hij knoopt z'n leren jack
dicht, slingert zich op de motor.
Helm dicht, op weg naar de volgen
de bespreking. Honderd uur per
week steekt hij in zijn werk, tijd is
kostbaar. De jager leidt een jachtig
bestaan.
Toch bouwt overtuigd christen Col
lins, actief lid van de Baptistenkerk,
in zijn praatjes ook momenten van
bezinning in. „We kunnen bij men
sen allerlei ziekten opsporen. Soms
maak ik me zorgen. Hoe moet ik ie
mand vertellen dat hij aanleg heeft
voor Alzheimer. Moet ik het wel ver
tellen, als ik die man geen genezing
kan aanbieden?" Een rode Honda
scheurt over het ziekenhuisterrein.
Een lange vent in spijkerbroek gaat
op weg naar een bespreking over
borstkanker-genen. Geen patiënt
die deze man voorbij ziet komen,
vermoedt dat wellicht de toekomst
van een hele generatie vrouwen in
handen van deze snelheidsduivel
ligt.
De volgende aflevering verschijnt
zaterdag 19 november.
De blauwdruk van
Door Hans Rube
Bezie de mens. Een samen
bundeling van cellen,
keurig gegroepeerd zodat
een levend, denkend we
zen ontstaat. Wat stuurt
deze persoon? Hoe groei
en wij uit tot wat we zijn9 Wat
maakt dat we rood haar hebben,
kort en dik zijn, of juist lang en
slank? En vooral, hoe worden we
ziek? Wat is het geheim van de
mens?
Prof. dr. Francis Collins is directeur
van het Amerikaanse Humaan Gen
oom Onderzoekscentrum. Een lange
stevige man, voeten gestoken in
blinkende Amerikaanse cowboy
laarzen en gehuld in de kleding van
een motorrijder. Buiten staat zijn
felrode Honda Nighthawk 750, in de
hoek van de kamer ligt een koffer
met elektrische gitaar.
Met zijn staf 'bewoont' Collins een
van de torens op het complex van de
National Institutes of Health (NIH),
de prestigieuze nationale gezond
heidsinstituten van de VS in Bethes-
da, net buiten Washington DC. Col
lins is op jacht naar de geheimen van
de mens, de oorsprong van al het le
ven, de oorzaken achter ziekten. Hij
wil een landkaart van de mens
schetsen, waarop alle onderdelen
staan, die ons tot mens maken.
Vooral wil h'ij weten waarom wij
ziekten krijgen.
Een gigantische klus, beaamt hij.
„Ik gebruik wel eens deze vergelij
king: je weet dat ergens tussen Was
hington en Los Angeles een gloei
lamp in een woning kapot is. Die
lamp wil je vinden en vervangen.
Maar je weet niet in welk deel van
het land, laat staan dat je weet in
welke stad, straat of in welk huis je
die ene lamp moet gaan zoeken."
Collins wil zo duidelijk maken hoe
moeilijk het is om achter de oorzaak
van kwalen te komen. Iedereen weet
bijvoorbeeld dat sommige vormen
van borstkanker erfelijk zijn. Hele
families worden door de ziekte ge
troffen, en ergens in hun cellen moet
dus een foutje geslopen zijn.
„In mijn eigen familie komt nogal
wat kanker voor. Toen ik scheikun
de ging studeren, zei genetica mij
niets. Tijdens mijn studie stuitte ik
op de geheimen van het DNA. Ik was
verbijsterd toen ik erachter kwam
dat ziekte in de genen vastligt. Ik
wilde daar alles van weten."
Wetenschappers ontdekken steeds
vaker, dat minuscule foutjes in de
menselijke cel grote gevolgen kun
nen hebben. Langzaam maar zeker
worden alle erfelijke ziekten in
beeld gebracht. Het lijkt het er zelfs
op dat iedere ziekte die de mens kan
krijgen al bij onze geboorte in de
cellen 'beschreven' ligt.
Zo nu en dan geeft Collins 'praatjes',
voor leken. Hij nodigt maatschappe
lijk werkers en andere geïnteres
seerden uit om te vertellen wat de
genetici in hun laboratoria doen.
Want ook in de VS geloven nog
steeds miljoenen mensen dat weten
schappers door 'geknutsel aan ge
nen' andere mensen wil creëren.
Hij probeert die colleges zo simpel
mogelijk te houden. Beschouw de
mens als een wereldbol, zegt Collins
dan. Op die bol liggen continenten -
onze 24 chromosomenparen -, in die
werelddelen landen - het DNA - met
steden: onze genen. De genen bepa
len hoe wij er uit zien en kunnen
ziekten veroorzaken. De' stoffen
waaruit deze genen bestaan noemt
Collins hun 'straat en huisnummer'.
De menselijke wereldbol heeft op
die manier een compleet boek met
instructies, die er voor zorgen dat
we kunnen blijven draaien. Dat in
gewikkelde pakket, opgebouwd uit
miljarden minuscule deeltjes in het
DNA, noemen we het 'genoom'.
Sinds een aantal jaren zijn vele
duizenden wetenschappers
net als Francis Collins over de
hele wereld bezig om de men
selijke 'aardbol' tot in detail te teke
nen. Dit onderzoek heeft de naam
'Humane Genoom-project' meege
kregen. Het is inmiddels het grootste
bio-medische onderzoek dat ooit
heeft plaatsgevonden, het kost mil
jarden guldens. Het 'humane gen
oom project' moet alle erfelijke ei
genschappen van de mens op de
kaart zetten.
Het hart van het onderzoek bevindt
zich in de VS, hoewel ook Europa -
met name Frankrijk en Engeland -
en het Verre Oosten een stevig
woordje meespreken. Regionale
kantoren staan In Londen, Moskou
en Osaka. De centrale 'bibliotheek'
bevindt zich in Amerika. Ook het
coördinerende werk gebeurt in de
VS. Laboratoria in de hele wereld
zijn via een centraal punt, de Johns
Hopkins Universiteit in Baltimore,
met elkaar verbonden.
De biologen vergelijken hun speur
werk met dat van middeleeuwse
ontdekkingsreizigers. Zoals Colum
bus op weg ging om landkaarten te
schetsen, zo zoeken moderne biolo
gen de witte vlekken van ons DNA
af. Dagelijks komen ze daarop onbe
kende 'eilandjes' tegen. Dat blijken
dan genen. Die krijgen futuristische
namen: BRCAI en BRCA2, bijvoor
beeld, de twee genen die vorige
maand werden ontmaskerd als de
veroorzakers van borstkanker.
Ondanks de wereldwijde inspanning
zal het nog jaren duren voor elk
stukje van de menselijke cel op de
kaart staat. Toch gaat het onderzoek
eigenlijk razendsnel. Want pas in
1988 zijn in Amerika de eerste werk
afspraken voor het wereldwijde pro
ject gemaakt. De jaren daarna ont
ving het project een officiële status
en is een organisatie op poten gezet
die de naam HUGO kreeg: de Hu-
man Genome Organisation.
Om de omvang van die club te schet
sen: vrijwel wekelijks zijn wel er
gens op de wereld zogenaamde 'af-
stemmingsvergaderingen'. HUGO
organiseert trainingen, regelt onder
zoeksbudgetten en zorgt dat er in
Japan niet hetzelfde onderzoek
plaatsvindt als in Londen of Parijs.
Al dat onderzoek wordt via compu
ternetwerken doorgegeven.
Zo sta je dan ergens in een gang in
