Door Joan Raymond Uit het doktersarchief
Niet alle wetenschappelijke doorbraken beginnen met een groot idee. Soms is het gewoon een kwestie van op het juiste moment op de juiste plaats zijn en de juiste vragen stellen.
Toen MIT-wetenschapper Phillip Sharp, PhD, de structuur begon te bestuderen van iets wat adenovirussen worden genoemd - zij veroorzaken de snotterende en niesende verkoudheid - had hij nooit gedacht dat hij de manier waarop wij onze genen begrijpen, die kleine stukjes menselijke code die uit DNA bestaan, volledig zou veranderen.
Genen hebben wetenschappers gefascineerd sinds Gregor Mendel in de 19e eeuw jarenlang in een tuin erwten kweekte. Dat tuinieren, en Mendels onophoudelijke bijhouden van wat hij daardoor leerde, gaf inzicht in wat we erven - bij mensen zijn dat eigenschappen als krullend haar of blauwe ogen die we van onze ouders krijgen.
Het leidde ook tot het inzicht dat onze genen fungeren als een soort kookboek, met de recepten om eiwitten te maken, die ons lichaam allemaal helpen functioneren.
Hoewel we de afgelopen 200 jaar veel over onze genen hebben geleerd, hebben moderne wetenschappers nog steeds veel vragen.
De vorm van de dingen die komen gaan
In de jaren '60 en '70, toen Sharp een jonge onderzoeker was, was de wetenschap klaar voor nieuwe doorbraken in de genetica. En met een PhD in scheikunde wilde Sharp zelf genen onderzoeken. Dus dook hij erin.
Wat volgde was een doorbraak.
Wanneer een gen wordt geactiveerd, of "aangezet", wordt alle informatie die het bevat omgezet in een eiwit, dat een specifieke taak uitvoert. Destijds werd gedacht dat alle genen, ook die van zogenaamde hogere organismen - zoals die van de mens - er zo uitzagen en zich zo gedroegen.
Dat denken stond op het punt te veranderen.
Een snuifje start een revolutie
De genenstructuur van de mens was iets waar Sharp al jaren antwoorden op wilde.
Hij besloot zich te richten op het nies-veroorzakende adenovirus, dat vanwege zijn eenvoudige structuur ideaal was voor studie. Sharp wilde weten waar de verschillende genen zich bevonden. Hij geloofde dat dit wetenschappers meer informatie kon geven over evolutie.
Experts waren ervan overtuigd dat meer kennis over de evolutie van genetica een antwoord kon geven op allerlei medische vragen.
Sharp was niet de enige. Richard Roberts, PhD, deed ook onderzoek naar genetica bij Cold Spring Harbor Laboratory in Long Island, een particuliere onderzoeksorganisatie. Toen ze hun krachten bundelden, veranderde dat team letterlijk de wereld.
We wisten dat de tekstboeken moesten veranderen.
In een reeks experimenten eind jaren zeventig toonden Sharp en Roberts aan dat niet alle code in adenovirusgenen nuttig is. Een deel is er gewoon, en neemt ruimte in zonder een echt doel. Dit is "junk DNA" gaan heten. Om de aanwezigheid van deze twee soorten code te beschrijven, zeiden de wetenschappers dat de genen "gesplitst" waren.
"We wisten dat de leerboeken zouden moeten veranderen, omdat het een baanbrekend inzicht in de biologie was," lacht Sharp, instituutsprofessor aan het MIT. "Maar we wisten niet precies wat er daarna zou gebeuren."
Dat bleek de ontdekking van een heel ander genetisch proces te zijn. Sharp en Roberts ontdekten dat het lichaam "junk DNA" verwijdert. Wat overblijft wordt gecombineerd - of samengevoegd - om je cellen de informatie te geven die ze nodig hebben om hun werk te doen.
Een biologisch knip- en plakproces, zogezegd.
Maar hoe helpt deze kennis om ziekten te bestrijden? Dat antwoord liet nog een paar jaar op zich wachten.
De kracht van Splicing
Toen splicing werd ontdekt, kon niemand het proces begrijpen. Wetenschappers moesten een manier vinden om het in een lab te reproduceren, zodat ze het beter konden bestuderen.
Toen ging een jonge student aan de Columbia Universiteit aan de slag.
"Ik raakte erdoor gefascineerd omdat het een grensgebied was," zegt Adrian Krainer, PhD.
Het duurde 7 jaar, maar Krainer vond een manier om het proces in een lab te herhalen. Dankzij zijn werk weten we nu dat sommige erfelijke ziekten verband houden met problemen in het splicingproces. Het beste voorbeeld is thalassemie, een soort bloedarmoede. Een gentherapie daarvoor wordt nu getest.
Zijn beloning voor deze ontdekking? Een baan bij Roberts in Cold Spring Harbor, waar Krainer sindsdien werkt.
"Rich Roberts was mijn mentor," zegt Krainer, nu St. Giles Foundation hoogleraar moleculaire genetica in Cold Spring Harbor.
Krainer richt zich tegenwoordig op een verwoestende ziekte die spinale musculaire atrofie of SMA heet. Het tast de zenuwen aan die de spieren en beweging controleren. De ziekte wordt vermoedelijk veroorzaakt door, jawel, gen-splitsing problemen.
Vroege studies zijn veelbelovend, en nu testen Krainer en andere onderzoekers een medicijn dat deze problemen zou kunnen corrigeren.
"Adrian [Krainer] is een belangrijke leider geweest in zowel de wetenschap als de vertaling van die wetenschap voor de mogelijke behandeling ... voor deze vreselijke ziekte," zegt Sharp.
"Het is vernederend en lonend om te weten dat het werk dat we begonnen zijn op deze manier wordt voortgezet."
Het is nog lang niet voorbij
In 1993 ontvingen Sharp en Roberts de Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde voor hun bevindingen over gespleten genen.
"We doen nu dingen die in 1977 nog niet eens mogelijk waren", zegt Sharp, die medeoprichter was van biotechnologiebedrijf Biogen (nu Biogen Idec) en beginnend therapeutisch bedrijf Alnylam Pharmaceuticals. "En de enige manier waarop we geen vooruitgang zullen boeken, is als we ons tegen de vooruitgang keren en de status quo accepteren. Ik denk niet dat dat ooit zal gebeuren."
Sharp is er vrij zeker van dat als hij en Roberts in 1977 geen gespleten genen hadden ontdekt, andere laboratoria dat vrij snel hadden gedaan.
"Het veld was klaar voor de ontdekking," lacht hij. "Binnen enkele maanden na onze ontdekking wisten overal waar ik kwam mensen ervan, maar ze vertelden me ook over andere genen die gesegmenteerd waren en dan tot expressie kwamen door RNA splicing.
"Ik voelde me een beetje verouderd, maar dat is de aard van de wetenschap. Die gaat altijd vooruit."
