Wat is DNA en wat kun je ermee doen?

9 minuten leestijd

Wat is DNA en wat kun je ermee doen?

Genen

Je leest nu

Wat is DNA en wat kun je ermee doen?

    • Deel op

    • Gekopieerd
  • 43
  • 13059
Bekijk de collectie Bètacanon34 verhalen

DNA is de belangrijkste drager van ons erfelijk materiaal. Het is het molecuul dat niet alleen bepaalt welke haar- of huidskleur onze kinderen krijgen, maar ook welke erfelijke ziekten ze kunnen krijgen. Maar hoe werkt DNA eigenlijk? Hoe werd het ontdekt? Wat kun je er nu mee? En wat zou je er in de toekomst mee kunnen?

Samengesteld door Valentijn van der Lende

DNA komt voor in iedere cel van ieder mens, dier, plant en schimmel. Dit molecuul bepaalt grotendeels wat er gebeurt in je lichaam: het is als het ware de blauwdruk voor je bestaan. Binnen in het DNA zit een genetische code die voor iedereen uniek is. Hierdoor kent ieder wezen een eigen bouwplan en verschillen we – ondanks dat we soortgenoten zijn – toch van elkaar.

© Pixabay, PublicDomainPictures

DNA zelf voert het werk niet uit, maar schuift die taak door naar eiwitten. Hierbij moet je DNA zien als een soort manager die eiwitten aanstuurt als werkers. Het molecuul bepaalt bijvoorbeeld waar eiwitten zoals hemoglobineHemoglobine is een eiwit dat voorkomt in het bloed van mensen en dieren. Het zorgt ervoor dat zuurstof zich bindt aan onze rode bloedcellen, waardoor dat getransporteerd kan worden naar onze longen en organen. heen moeten of wanneer er juist niets moet gebeuren.

Hoe wordt DNA ontdekt?

Ongeveer honderdvijftig jaar geleden stuitte de Zwitserse chemicus Johann Friedrich Miescher voor het eerst op de complexe verbinding die we nu DNA noemen. Lange tijd begrijpen we niet wat de stof doet, maar Oswald Avery en zijn team brengen daar in 1944 verandering in. Tijdens een experiment waarbij ze DNA van de ene bacterie in de andere plaatsten, ontdekken ze dat de ontvanger ook erfelijke eigenschappen van de donorbacterie krijgt. Deze ontdekking bewijst dat DNA op de een of andere manier met erfelijkheid te maken heeft.

Rosalind Franklin

De ware revolutie vindt echter pas in 1953 plaats, als James Watson en Francis Crick - dankzij Rosalind FranklinWatson en Crick konden alleen de structuur van DNA ontdekken door het werk van Rosalind Franklin. Zij vernieuwde DNA-onderzoek door röntgenfoto’s ervan te maken. Haar voorwerk werd echter in eerste instantie niet erkend, maar pas jaren later. Of Franklink zelf de structuur van DNA zou hebben ontdekt blijft tot op de dag van vandaag de vraag. Wel had Franklin mogelijk ook de Nobelprijs in 1962 ontvangen, als zij nog geleefd had. - ontdekken dat DNA bestaat uit twee kettingen die als een soort wenteltrap in elkaar gedraaid zijn: de dubbele helix. Elke ketting bestaat uit een ketting van nucleotidenNucleotiden zijn de bouwstenen waaruit DNA is opgebouwd. Elk bestaat uit suiker, een fosfaat en een van de stoffen Adenosine, Cytosine, Thymine en Guanine. In totaal zijn er dus vier verschillende soorten. Ze binden altijd in paren met elkaar. Adenosine zit altijd vast aan Thymine en Cytosine aan Guanine. Onze erfelijke informatie ligt opgeslagen in de volgorde waarin de nucleotiden geordend zijn. die met een soort ritssluiting aan de andere streng vastzit. Deze rits kan loslaten, zodat per trede een nieuwe stof zich kan binden. Hierdoor kan DNA stap voor stap gekopieerd worden. Door het werk van Watson en Crick wordt duidelijk hoe het molecuul erfelijk materiaal kan doorgeven.

Deel alinea

Hoe is DNA opgebouwd?

Een DNA-streng moet je zien als een soort verzamelpakket van bijna al je erfelijke informatie. Deze pakketten zijn opgebouwd uit afgebakende kleinere stukjes DNA die genen worden genoemd. Elk gen bevat de informatie voor de specifieke vorming van een eiwit. Zij geven al je erfelijke eigenschappen door, zoals je haar- en oogkleur. Naar de meest recente schattingen bevat je lichaam in totaal zo’n 30.000 genen. Dit totaalpakket wordt ook wel het menselijk genoom genoemd. Omdat deze verzameling te complex is in om op één plaats te bewaren, wordt hij verspreid over chromosomen.

© Wikipedia

De 46 chromosomen die je in iedere cel van je lichaam hebt.

In het geval van de mens, heeft ieder van onze celkernen een verzameling van in totaal 46 chromosomen. Hiervan zijn er 23 afkomstig van je moeder en 23 van je vader, die allemaal paartjes vormen. Het aantal chromosomen per soort verschilt sterk: zo heeft een kip er 78 en een aardappel doorgaans 48. Ieder chromosomenpaar is uniek en bevat duizenden unieke genen, al hebben ze wel voor het overgrote deel dezelfde structuur en volgorde van genen. 

Deel alinea

Voor de wetenschap is het decennia lang een uitdaging geweest om precies te begrijpen hoe ons DNA gestructureerd is. In 1990 start een van de grootste wetenschappelijke projecten ooit: het Human Genome Project. Dit project vindt plaats onder de toenmalige Amerikaanse president Bill Clinton en heeft als doel om de volledige menselijke genetische code te achterhalen en zo te kunnen begrijpen hoe we tal van ziektes kunnen bestrijden.

Tien jaar later wordt die code opgehelderd, maar de impact is niet zo groot als de voorspelde revolutie. Kennis van het genoom blijkt slechts een eerste stap te zijn, omdat de relatie tussen genen en ziektes ingewikkeld is dan men destijds denkt. Wel zijn we inmiddels zo ver dat we binnen enkele weken een genoom kunnen uitlezen.

Wat kun je door DNA aflezen?

DNA vertelt je veel over jezelf en over anderen. Zo vertelt je genetische code wie je (voor)ouders zijn of wie ze waren. Door DNA te vergelijken, kun je controleren of jullie code overeenkomt en je dus echt familie bent. De komst van DNA-onderzoek maakt dit soort testen bijna 100 procent nauwkeurig.

© ANP

DNA afnemen kan op allerlei manieren, maar vaak is het afnemen van wangslijm de meestgebruikte manier.

Als je meer wil weten, is het zelfs mogelijk om ermee in kaart te brengen wat je etnische achtergrond is. Komen je verre voorouders bijvoorbeeld misschien wel uit Afrika of China? Of waren zij zelfs Inca’s? Je DNA vertelt het je.

Deel alinea
"Komen je verre voorouders misschien wel uit Afrika of China? Of waren ze zelfs Inca's? Je DNA vertelt het je."

DNA kan verder als bewijs dienen in een moordzaak. Op een plaats delict laat een dader vaak sporen na, zoals haren of huidschilfers. Hieruit kan DNA worden afgelezen en aangezien iedere genetische code uniek is, bewijst dit van wie de sporen zijn. Wanneer de politie een verdachte aanhoudt, kun je controleren of zijn / haar DNA overeenkomt met dat wat gevonden is. 

Dertien jaar na de moord op Marianne Vaatstra wordt de dader door middel van DNA-onderzoek alsnog achterhaald. 

Ook kan DNA je vertellen welke erfelijke ziektes je mogelijk kunt krijgen. Wanneer een arts vermoedt dat een aandoening binnen je familie heerst, zoals de ziekte van Huntington of kanker, dan kan hij je doorsturen naar een klinisch geneticus. Door je DNA te onderzoeken, kan die vervolgens ontdekken of een van je genen afwijkt. Hierdoor weet een arts vroegtijdig welk risico je loopt. Daarnaast ontdek je met DNA-onderzoek of je mogelijk een ziekte door kan geven aan je (klein)kinderen.

In hoeverre kunnen we DNA veranderen?

Naast dat we DNA kunnen aflezen, kunnen we deze bouwstenen van het leven ook aanpassen. Tot voor kort vooral nattevingerwerk bij gebrek aan nauwkeurige methoden. In 2012 veranderde dit echter met de komst van de wetenschappelijke revolutie CRISPR-Cas. Deze methode maakt het mogelijk om heel precies en efficiënt in het DNA te knippen en plakken. Het werkt eigenlijk als een soort moleculaire schaar.

Diederik Jekel in gesprek met Jennifer Doudna, de ontdekster van CRISPR-Cas9.

CRISPR-Cas maakt het mogelijk om een fout in een gen op te sporen en die vervolgens te vervangen. Hierdoor kun je DNA – in principe – zo vormgeven als je zelf zou willen.

Deel alinea

In hoeverre past het DNA zichzelf aan?

Naast dat wij DNA kunnen aanpassen, past het ook  zichzelf aan. Dit gebeurt door factoren in je omgeving, zoals sporten, roken of stress. Zij zorgen ervoor dat je DNA verandert en anders gaat werken. Dit kan doordat niet al onze genen altijd actief zijn. Sterker nog, zij werken als een soort lamp die aan of uit kan staan. Pas wanneer zij aanstaan, dan leest ons lichaam ze af. De bestudering hiervan wordt ook wel epigenetica genoemd.

Een heel concreet voorbeeld hiervan valt te zien bij eeneiige tweelingen. Zij worden met hetzelfde DNA geboren, maar gaan in de loop van hun leven steeds meer van elkaar verschillen Tweelingenonderzoekster Jenny van Dongen vertelt in de video hieronder waarom en hoe het DNA van eeneiige tweelingen kan verschillen.

Wat kunnen we bereiken door te sleutelen aan DNA?

De biologische mogelijkheden die er zijn door DNA aan te passen, lijken bijna oneindig. Helemaal nu CRISPR-Cas alles gemakkelijker maakt dan ooit tevoren. Het geeft ons de mogelijkheid om de evolutie van alle levensvormen op aarde aan te passen. Van het bestrijden van erfelijke ziektes en malaria, tot zelfs het creëren van nieuwe dieren.

© Max Pixel

Het is mogelijk om de genen van dieren te manipuleren en zo 'nieuwe dieren' te creëren.
Deel alinea

Omdat we kunnen opzoeken welk genen bij iemand stuk zijn, kunnen we die steeds beter gericht repareren. Volgens voortplantingsbioloog Sjoerd Repping kunnen we binnen korte tijd zelfs erfelijke ziektes verwijderen uit menselijke embryo’s. Bij Nieuwsuur vertelt hij over de mogelijkheden en welke risico’s er nu nog zijn. Zo bestaat nu nog de kans dat je ook per ongeluk een ander gen kapotmaakt. Toch verwacht hij dat de wetenschap binnen de komende jaren hier grote stappen in maakt.

Naast het repareren van genen, kunnen we ze ook vervangen door ‘betere’ genen. Hiermee zouden we ook embryo’s kunnen aanpassen naar onze eigen wens: de designerbaby. Wil je bijvoorbeeld dat je kind sterkere botten heeft of een betere spiergroei? Of dat je kind een bepaalde oogkleur heeft? Dan is dit in theorie allemaal mogelijk. Althans, dat geldt voor de eigenschappen waar een enkel gen voor nodig is. Zo is het bijvoorbeeld nog te ingewikkeld om intelligentie aan te passen. Toch zal het sleutelen aan mensen hoe dan ook niet snel zo ver komen, omdat er veel bezwaar is.

Wat zijn de bezwaren tegen het aanpassen van DNA?

Niet iedereen is voorstander van het sleutelen aan DNA. Een veelgehoord argument is dat je hiermee ‘voor God speelt’ en dat niet moet kunnen. Het grootste probleem volgens tegenstanders is dat we de gevolgen niet overzien. We veranderen echte genen, maar hebben geen idee of dit consequenties heeft. Roept CRISPR-Cas bijvoorbeeld afweerreacties op bij mensen? We weten het niet. In de meeste landen is het daarom (grotendeels) verboden om aan DNA te sleutelen, met uitzondering van bijvoorbeeld China.

Deel alinea

Toch wordt in steeds meer landen de wet verruimd. Zo is het sinds 2016 in Engeland legaal om embryo’s te bewerken voor wetenschappelijk onderzoek. Het is nog niet toegestaan om deze bewerkte embryo’s ook daadwerkelijk tot leven te laten komen, maar de wetsverruiming maakt wel de weg ervoor vrij. Ook in Nederland maken veel partijen, zoals de Gezondheidsraad, zich nu daarom hard om ook hier het genetisch bewerken van embryo’s te legaliseren.

Uitleg over het ontstaan van een 'designer baby' en de voor- en tegenstanders van embryomodificatie. 

Iets vergelijkbaars gebeurde ruim zestig jaar geleden bij IVF. Ook daar was veel kritiek op, omdat de wetenschap voor God zou spelen. Inmiddels is de techniek echter breed geaccepteerd. Het is daarom niet ondenkbaar dat DNA aanpassen ooit wel legaal wordt en we aan de blauwdruk van het leven mogen sleutelen.

In het kort

  • DNA is een verzamelpakket en de belangrijkste drager van ons erfelijk materiaal. Al onze celkernen bestaan uit 46 chromosomen, 23 van je moeder en 23 van je vader. 

  • Ongeveer honderdvijftig jaar geleden stuitte de Zwitserse chemicus Johann Friedrich Miescher voor het eerst op de complexe verbinding die we nu DNA noemen.

  • In 1953 ontdekken James Watson en Francis Crick, met hulp van Rosalind Franklin, dat DNA uit twee kettingen bestaat die samen een dubbele helix vormen.

  • In 1990 start het Human Genome Project: een project met als doel met genetische codes ziektes te bestrijden. Inmiddels kunnen we het genoom in enkele weken uitlezen.

  • Een DNA-onderzoek maakt het mogelijk je etnische achtergrond te ontdekken, een moord op te lossen, ziektes te bestrijden en het repareren van genen. 

  • Dankzij de Crispr-Cas methode kunnen we heel precies en efficiënt in DNA knippen en plakken.

  • Je DNA kan zichzelf aanpassen. Dat gebeurt door roken, sporten of stress. 

Deel dit venster