Nieuwe inzichten in de structuur van DNA bieden aanknopingspunten voor een betere aanpak van hersenaandoeningen en kanker.


Sepideh Babaei promoveerde op vrijdag 30 oktober op dit onderwerp aan de TU Delft.

3D-structuur
Recente technologische ontwikkelingen hebben het mogelijk gemaakt om ook de 3D-structuur van DNA in kaart te brengen, in plaats van alleen de lineaire opbouw. In het onderzoek van promovenda Sepideh Babaei van de TU Delft zijn nieuwe inzichten over die 3D-structuur gecombineerd met bestaande data over genetische mutaties en genactiviteit en vervolgens statistisch geanalyseerd.
Het menselijke DNA is, in uitgevouwen toestand, ongeveer twee meter lang. Het bevindt zich strak samengepakt in de celkern. Maar omdat het 2 meter lange DNA zit opgevouwen in de celkern, kunnen genen die lineair op enorme afstand liggen, in de 3D-structuur toch dicht bij elkaar liggen. Babaei laat zien dat dit belangrijk is voor de invloed van mutaties op genen en de activiteit van deze genen. De kans blijkt groot dat mutaties die – lineair gezien – ‘ver weg’ liggen toch een effect hebben op genen, door gebruik te maken van de 3D-vouwing van het DNA.

Hersenonderzoek
Dit Delftse onderzoek, onder leiding van bio-informatici dr. Jeroen de Ridder en prof. Marcel Reinders, is een van de eerste dat de 3D-organisatie van het DNA in ogenschouw neemt bij het analyseren van de activiteit van genen. Er werd hiervoor een nieuw algoritme ontwikkeld om lange afstandsinteracties tussen genen in kaart te brengen.
De bevindingen bieden nieuwe inzichten over de mechanismen die genactiviteit regelen. Dit is belangrijk voor onderzoek naar hersenaandoeningen, zoals Alzheimer en migraine. Het LUMC, waarmee voor dit onderzoek werd samengewerkt, kan daarom van deze resultaten profiteren.

Tumoren
De belangrijkste onderzoeksfocus lag op kanker. De onderzoekers van de TU Delft werkten dan ook samen met het Nederlands Kanker Instituut. Kanker is een complexe ziekte, die het gevolg is van veranderingen in de genen die betrokken zijn bij celgroei en celdeling. Het identificeren van deze genen, en beschrijven hoe deze de functies van de cel beïnvloeden, is dan ook de belangrijkste uitdaging in kankeronderzoek. Omdat kanker een ziekte is met complexe oorzaken, is het voor een volledig begrip noodzakelijk om verschillende soorten data te integreren. Het onderzoek van Babaei levert hier een bijdrage aan en laat zien dat genen die eerder niet relevant leken bij het ontstaan van tumoren, dat wel zijn, en andersom.

 
Meer informatie
Nature Communications publicatie (2015) ‘3D hotspots of recurrent retroviral insertions reveal long-range interactions with cancer genes’.