Genomics
Wat is genomica? Genomica is de studie van genomen in organismen. Het genoom is alle genen van een organisme, cel of virus bij elkaar. Anders dan genetica, die is gericht op individuele genen is genomica juist het bekijken van alle genen bij elkaar en de interacties en effecten van genen.
Er zijn een paar technieken die gebruikt worden bij het bestuderen van het genoom. Eén van deze technieken is microarray. Microarrays zijn plaatjes waar DNA gehecht op kan worden. Daarna kun je met moleculair biologische technieken en kleuring methoden te weten welke genen geactiveerd zijn of down-gereguleerd zijn.
Wat nou als je het DNA van iemand hebt vergeleken met ander?
Als je het DNA van de ene vergelijkt met het DNA van de ander ga je verschillen zien. Dat betekend ook dat ze dus andere genen hebben. De ene heeft blond haar en de andere bruin haar. Deze verschillen komen door de verschillen in genen. De verschillende versies van een gen worden allelen genoemd. Dit heeft meer te maken met genetica dan met genomica. Maar onderzoeken naar verschillen in DNA is bijvoorbeeld heel belangrijk bij het oplossen van een moord.
Maar hoe kom je aan al dat DNA? Je kunt DNA uit cellen halen door DNA-extractie.
De eerste stap van DNA-extractie is het openbreken van de cel. Dat kan door de cellen fijn te malen of door iets toe te voegen waardoor het celmembraan stuk gaat.
De tweede stap is het verwijderen van de eiwitten. Het eiwit moet afgebroken worden, dat doe je door een speciaal enzym toe te voegen die de eiwitten in stukjes knippen.
De derde stap is het DNA uit de oplossing te halen. Dit wordt gedaan door hele koude alcohol toe te voegen, dit wordt gedaan omdat eiwitten slecht mengen met alcohol. Dus slaat de DNA uit de oplossing neer.
De laatste stap is het DNA uit de oplossing te halen, dit kan door de oplossing te centrifugeren of het DNA uit te zuigen met een pipet.
Zoals je weet zijn mensen en andere organismen opgebouwd uit cellen. Deze cellen communiceren, werken op elkaar in en werken samen om: weefsels, organen en gehele organismen te vormen.
De cel
In de cel zit een celkern, en in die celkern zit alle DNA van de cel.
Weefsels
Als je meerdere cellen bij elkaar neemt vorm je een weefsel.
Organen
Als je allemaal weefsel bij elkaar neemt kan daar weer organen gevormd van worden.
Organisme
Als je weer allemaal organen bij elkaar neemt kan er een organisme gevormd worden.
Nu je een beetje weet over hoe een organisme in elkaar zit, gaan we nu verder in op de cellen.
DNA
DNA staat voor desoxyribonucleïnezuur. DNA heeft een dubbele helix structuur. Het is opgebouwd uit 2 strengen die aan elkaar gebonden zijn. Elke streng bestaat uit nucleotiden.
Deze strengen woorden met elkaar verbonden door basenparen, die de tegenoverliggende nucleotiden aan elkaar vast maken. Er zijn vier verschillenden basenparen. Deze zijn: adenine, thymine, guanine en cytosine, maar je gebruikt altijd de afgekorte versie. De afgekorte versie duidt je aan met A T G C.
A paart met T en G paart met C.
Nu dit wat duidelijker is, gaan we weer terug naar de vraag. Wat is genomica? Zoals al is verteld is genomica de studie van genomen. Om de genomen te bestuderen moeten we de DNA-volgorde weten voor dat organisme. Dus wat er eerst gedaan moet worden is DNA uit een cel halen. De DNA is in bijna alle cellen uit hetzelfde organisme gelijk, maar je hebt uitzonderingen zoals mutaties in het DNA. Als je eenmaal de volgorde van het DNA hebt, kan je de volgorde van het DNA van het ene organisme vergelijken met de volgorde van het DNA in een ander organisme. De verschillen in het DNA van het ene organisme en het andere organisme zorgt er bijvoorbeeld voor dat persoon 1 bruin haar heeft en persoon 2 blond haar heeft. Maar het kan ook bijvoorbeeld bepalen of je vatbaar bent voor ziektes en dergelijken.
Tot nu toe is het nog best simpel. Maar waarom is er dan een heel vakgebied speciaal voor genomica? Om deze vraag te beantwoorden gaan we terug naar de vraag wat het genoom is. Het genoom omvat alle genetische informatie van een organisme en de moleculen die hierbij helpen. Je hebt heel veel informatie om een mens te maken. Mensen hebben in elke cel 23 paar chromosomen in de celkern zitten. Op de chromosomen zitten je genen. Op elke chromosoom zitten ongeveer 500 tot 4000 genen. Genen zijn onderdeel van chromosomen en bestaan uit stukken DNA. Alle genen samen bepalen de functie van de cellen waaruit het organisme bestaat, maar ook hoe je eruit ziet.
Epigenomics.html
Epigenomics
De betekenis en het ontstaan van het vakgebied epigenomics
Sinds de 40-er jaren van de vorige eeuw wordt er onderzoek naar epigenetica gedaan, waarbij met name de laatste 2 decennia het bewijs geleverd is dat er ook een sterke link bestaat tussen DNA-methylatie (d.w.z. een koppeling van een methylgroep aan bepaalde nucleotiden), genen expressie en chromatiden structuren. Aangezien DNA-methylatie genoom-breed wordt onderzocht kwam er een nieuwe term voor deze tak van de epigenetica namelijk: “epigenomics”.
Het verschil is dus dat epigenomics verwijst naar genoom-brede analyses van CpG methylering en / of histonen modificaties, terwijl epigenetica verwijst naar de wijziging van de individuele genen of gen groepen. Bij CpG(cytosine-fosfaat-guanine) methylering vind de koppeling van een methylgroep plaats bij cytosine en wel de cytosine die naast Guanine zit. De histonen zijn specifieke eiwitten die samen met het DNA in de celkern het chromatine vormen. Met epigenomics wordt geprobeerd een overzicht van DNA-methylatie, zijn functie en de mogelijke verbanden met ziekten te onderzoeken. Epigenomics werd een nog belangrijker vakgebied toen de microarray technologie aangepast werd om epigenetische kenmerken mee te meten.
Epigenetische veranderingen en onderzoek
Voor epigenetisch onderzoek is het belangrijk om wat over de basis van epigenetische veranderingen te weten. Er zijn twee verschillende vormen van epigenetische veranderingen. Zo zijn er de aanpassingen aan het DNA zelf en de aanpassingen aan de histonen eiwitten, waar de dubbele helix omheen gewikkeld zit. Beide typen veranderingen hebben invloed op de mate van genexpressie (De mate van het tot uiting komen van een gen in een eiwit), doordat ze het DNA meer of juist minder toegankelijk maken voor transcriptiefactoren. Een transcriptiefactor is een eiwit dat bindt aan de promotor van een gen. Zo zorgt een transcriptiefactor dus voor meer of minder transcriptie van dat gen. Verder leiden epigenetische veranderingen tot veranderde chromatinestructuren, dit kan veel gevolgen hebben. Zo kan het leiden tot het inactiveren van bijv. tumorsuppressorgenen en celcyclus-controle genen. Ook kunnen er fouten bij DNA replicatie en de mitose optreden.
Epigenetisch onderzoek is belangrijk, omdat epigenetische veranderingen dus wel degelijk impact hebben. Allereerst hebben we al ontdekt dat DNA modificaties en eiwitmodificaties bijna allemaal omkeerbaar zijn. Dit betekent dat epigenetische informatie dynamisch is in tegenstelling tot genetische informatie. Het omkeerbare karakter van epigenetische informatie heeft wel als nadeel, dat het gevoelig is voor onze voeding, stress, levensstijl en leefomgeving. Hierdoor kan de expressie van onze erfelijke eigenschappen worden beïnvloed. Ook is epigenetisch onderzoek belangrijk bij overerving. Zo moeten we begrijpen welke andere vormen van informatie ,dan alleen de basenvolgorde van DNA, verbonden is met DNA en hoe deze informatie in de vorm van een bepaalde chromatinestructuren of DNA-modificatie overerfbaar is en eventueel doorgegeven kan worden aan nakomelingen. Tot slot kunnen afwijkende genfuncties door genetische veranderingen en veranderde genexpressie patronen lijden tot kanker. Onder normale omstandigheden wordt de expressie van deze genen strikt gereguleerd en wordt tumorvorming daarmee voorkomen. Als echter een tumorsuppressorgen geïnactiveerd wordt door een ‘verkeerde’ DNA methylering dan wordt de cel waarin dit gebeurt gevoeliger voor DNA schade wat de eerste stap kan zijn in de vorming van een tumorcel. Door onderzoek worden er al remmers van twee epigenetische processen gebruikt in de behandeling van bepaalde kankers. Een groot probleem is echter de specificiteit van dergelijke geneesmiddelen. ii
Voorbeeld van een epigenomics onderzoek
Om een goede indruk te krijgen over wat een epigenomics onderzoek inhoudt wordt hier een onderzoek dat door NASA wordt uitgevoerd kort beschreven. Bij NASA wordt momenteel een human research project uitgevoerd waar epigenomics een onderdeel van is. Het gaat hier voornamelijk om het bepalen van de gevolgen van straling en stress op het DNA. Het milieu en dagelijkse activiteiten hebben een groot effect op de gezondheid en DNA. Zo kan het chemische modificatie van DNA-basen laten plaatsvinden of de manier waarop je DNA is ‘ingepakt’ beschadigen. Aangezien het milieu en andere factoren, zoals stress, een grote impact hebben, zijn astronauten de idealen proefpersonen. Ze hebben namelijk enorme stress verduren. Verder onderzoeken ze de volledige epigenetische veranderingen, omdat het al bekend is dat deze gemodificeerd worden door stress. Epigenomics is dus het bestuderen van alle deze modificaties in het menselijk DNA. Als we namelijk kunnen begrijpen wanneer deze epigenomics veranderingen plaatsvinden en of ze tijdelijk of permanent zijn, kunnen we dit gebruiken om de gezondheid te verbeteren.
De relatie met bio-informatica
Epigenomics heeft ook veel overeenkomsten met andere vakgebieden. Niet alleen op gebied van methoden en werkwijze, maar ook wat betreft de einddoelen. Met epigenomics wil men epigenetische veranderingen in cellen identificeren en indelen op basis van kenmerken, dit gebeurt met gegevens uit de hele wereld. De reden dat het met wereldwijd informatie wordt onderzocht is, zodat er conclusies kunnen worden getrokken over epigenetische veranderingen die anders waarschijnlijk niet mogelijk zouden zijn.
Net als bij veel andere vakgebieden het geval is, heeft epigenomics de bio-informatica hier hard bij nodig. Zo hebben bio-informatici kennis van wiskunde, informatica en biologie. Ondanks dat epigenetische modificaties al tientallen jaren bestudeerd worden, is het dankzij recentelijke ontwikkelingen in de bio-informatica pas mogelijk om ook analyses te maken met informatie uit allerlei plekken in de wereld.
Bio-informatica methoden en -modellen worden vaak ontwikkeld op basis van gegevens die worden gegenereerd met behulp van een specifieke technologie. Deze methoden en modellen zijn vervolgens door de biomedische onderzoek gemeenschap overgenomen.
Het feit dat er meerdere methoden beschikbaar zijn voor het beoordelen van de genoom-brede epigenetische markers, vereist ook meerdere bio-informatica methoden om aan specifieke onderscheidenlijke gegevenstypen te matchen. i
Transcriptomics.html
Transcriptomics
Wat is transcriptomics?
Transcriptomics zijn de studies over het transcriptoom, oftewel al het RNA van een cel. mRNA ontstaat na transcriptie vanuit DNA en wordt daarna door middel van translatie omgezet naar een eiwit. Dit gebeurt door dat de mRNA langs een ribosoom gaat en het ribosoom leest de genetische informatie af en maakt daar een eiwit van, welk eiwit er wordt gevormd wordt bepaald door de volgorde van de nucleotiden. Het transcriptoom verschilt van het genoom (de genen of definiërende set chromosomen van een organisme) door het feit dat het kan veranderen in de loop van tijd. Een reden waarom transcriptomics heel vernieuwend en belangrijk was is omdat het niet kijkt naar hoe veel genen er zijn, maar het gaat erom hoe de combinatie van genen uitgedrukt worden in de cel, het gaat om de uitdrukking van genen. Als je het hebt over de expressie van genen hebt, heb je het over de productie van mRNA. Hier past wel een voorbeeld: e.g. levercellen zijn anders dan hartcellen. Waar wordt dat door bepaald?
Wat kun je met het transcriptoom?
Een andere manier hoe het transcriptoom wordt bestudeert is door middel van transcriptoom analyse. Er zijn 2 hele belangrijke processen waarvoor je transcriptoom analyse kan gebruiken.
1. Het kan gebruikt worden voor het bestuderen en vergelijken van het transcriptoom op een bepaalde tijd (omdat de transcriptoom verschilt in tijd en cel). Je kunt het transcriptoom van verschillende organismen met elkaar vergelijken om te kijken hoe ze werken en kijken naar welke cel wat doet.
2. Je kunt het transcriptoom gebruiken om erachter te komen wat de functie is van een cel van bijvoorbeeld een onbekend organisme. Wat er dan gedaan kan worden is het transcriptoom van de onbekende cel vergelijken met het transcriptoom van een bekende cel. Dit wordt gedaan om de functie van die cel te bepalen. Als je bijvoorbeeld het transcriptoom van een zenuwcel weet van heel veel verschillende organismen, dan vergelijk je het transcriptoom van de onbekende cel met het transcriptoom van de bekende cellen. En wat je dan kan zien is dat het transcriptoom van de onbekende cel veel meer lijkt op het transcriptoom van het ene organisme dan die van een ander organisme, zo kan dus bepaald worden waar die cel afkomstig is. Bij deze onderzoeksmethode wordt veel gebruik gemaakt van databanken waar het transcriptoom van veel verschillende cellen van verschillende organismen bekend zijn, deze worden gebruikt als referenties.
Onderzoeksmethode
Met transcriptomics bestudeert men bijvoorbeeld met behulp van DNA-microarrays (microchips waar genen aan vast worden gehecht) welke genen in het mRNA tot expressie komen, dit gebeurt in een groep cellen of organismen. Dit wordt getest door verschillende soorten cellen in andere omgeving te zetten en te kijken naar het verschil in de genexpressie van het mRNA. Denk hierbij aan drugs, hormonen of ziekten aan de cel bloot te stellen, of cellen die in een andere ontwikkelingsfase zitten te vergelijken.
Een andere manier waarom het transcriptoom wordt bestudeert is RNA-seq (RNA sequencing). RNA-seq wordt gebruikt om het transcriptoom te analyseren. Simpel gezegd wordt RNA-seq gebruikt om te kunnen zien of er mutaties of veranderingen komen in de genexpressie. Deze onderzoeksmethode wordt nu steeds meer gebruikt dan DNA-microarrays. Een paar voordelen van RNA-seq zijn: het biedt een uitgebreide weergave van het transcriptoom, het is niet afhankelijk van eerdere sequenties en het kan structurele variaties ontdekken zoals genfusie en alternatieve splicing. Voor deze methodes zijn er heel veel databanken beschikbaar zodat je makkelijk aan data kan komen met bekende gegevens.
Genexpressie
Transcriptomics wordt steeds groter en belangrijker doordat de effecten van drugs en chemische stoffen op het lichaam meer worden onderzocht. Ook wordt transcriptomics gebruikt om meer te leren over kankercellen en embryonale cellen, hier zal later meer over verteld worden.
Transcriptomics helpt de mensheid met het antwoord krijgen op een paar belangrijke vragen zoals:
* Hoe tast de omgeving of behandeling van een cel de genexpressie aan?
* Hoeveel variatie is er in genexpressie bij een groep organismen?
* Hoe beïnvloedt natuurlijke en kunstmatige selectie genexpressie?
* Hoe kunnen we met deze informatie nieuwe dingen ontdekken of leren?
Om genexpressie te meten moet je door een aantal stappen gaan. Hier wordt uitgelegd hoe genexpressie gemeten wordt met behulp van microarrays. Eerst wordt het RNA van een cel verzameld en gezuiverd. Hierna wordt het mRNA met behulp van reverse-transcription naar cDNA omgezet en met een fluorescerende kleur (rood of groen) gemarkeerd. Als dit gebeurt is worden de monsters samen op een nieuwe array neergezet en gehybridiseerd (samengevoegd). Overgebleven cDNA wordt weggehaald door het er af te wassen, hierna wordt de array gedroogd. Als laatste wordt de array met een laser gescand en op de computer wordt de kleur of worden de kleuren vergeleken om de genexpressie te zien.
Voorbeelden
Kankercellen zijn hiernaast interessant voor onderzoek omdat er nog geen geneesmiddelen op de markt zijn die tegen de bekende soorten kanker werken. Kankercellen kunnen massaal gekweekt worden door hun ongeremde vermenigvuldiging. Ook embryonale cellen zijn goed om te onderzoeken voor bijvoorbeeld In-vitrofertilisatie (Reageerbuisbevruchting) en embryoselectie voor vrouwen. In-vitrofertilisatie is voortplantingstechniek die sinds de jaren 70 in gebruik is genomen. Er wordt één eicel van een vrouw op een petrischaal geplaatst samen met wel duizenden spermacellen van een man, de versmelting gebeurt vanzelf doordat een spermacel zichzelf door de sterke eiwitmantel heen wurmt dankzij de enzymen in de kop van de spermacel. Het grote verschil tussen IVF en ICSI (intra-cytoplasmatische sperma injectie), is dat bij de ICSI de zaadcel direct in de eicel wordt geïnjecteerd. Deze laatstgenoemde techniek wordt vooral toegepast bij de zaadcellen waarvan de kwaliteit dermate slecht is (zwak zaad). De bijwerkingen van de bovengenoemde technieken zijn nog niet erg bekend maar met behulp van transcriptomics zou hier verandering in kunnen komen.
Proteomics.html
Proteomics
Wat houdt proteomica precies in?
Proteomica is een deelgebied van de moleculaire biologie dat zich bezighoudt met het proteoom, oftewel alle eiwitten binnen een groep cellen of organisme.
Proteomica wordt daarom ook wel de studie van het proteoom genoemd. Het totaal aantal eiwitten van het menselijke proteoom wordt geschat
op ruim 1 miljoen. Ook de eiwitten die posttranslationeel zijn aangepast vallen onder het proteoom. Binnen de proteomica worden proteomen zowel
kwantitatief en kwalitatief geanalyseerd. Het belangrijkste doel van proteomica is om de functie van eiwitten te achterhalen om uiteindelijk biologische en pathofysiologische processen beter te kunnen begrijpen en te kunnen beïnvloeden . De termen proteoom en proteomica werden rond 1994 bedacht door
Marc Wilkins (zie afbeelding), een wetenschapper afkomstig uit Australië. De laatste jaren stijgt de belangstelling naar proteomica als onderdeel van de systeembiologie.
Waarom is proteomica van belang?
Proteomica is belangrijk, omdat de eiwitten de functionaliteit van een cel en organisme voor hun rekening nemen. Immers, de eiwitten oefenen intracellulair een grote verscheidenheid aan functies uit. Als er een mutatie in het DNA ontstaat, zijn het de eiwitten die daardoor worden veranderd en uiteindelijk de functie van het eiwit kunnen beïnvloeden. Ook geneesmiddelen kunnen eiwit-functies beïnvloeden. De cellulaire functies van eiwitten maakt de studie en analyse naar eiwitten belangrijk. Proteomica vertoont raakvlakken met de genomica, maar biedt wel voordelen boven genomica. Een van de voordelen van de proteomica boven de genetica is dat de functionele eigenschappen van eiwitten worden bestudeerd en niet de genen zelf. Aflezen van de genen, zoals gebeurd in de genetica, leidt tot het achterhalen van de bouwstenen van eiwitten, maar zegt niets over hoe de eiwitten werken. Een hogere genexpressie leidt bijvoorbeeld tot meer mRNA productie, maar dat hoeft niet te betekenen dat het betreffende eiwit ook meer actief in de cel is. Een tweede voordeel is dat proteomica ook posttranslationele veranderingen kan bestuderen. Een nadeel van proteomica is dat afbraak van eiwitten de resultaten kan beïnvloeden. Ook is proteomica vaak complex, omdat er meerdere eiwitten tegelijkertijd in een cel bevinden en de aanwezigheid van eiwitten is afhankelijk van o.a. tijd en condities. Dit alles maakt de analyse voor proteomica vaak lastig.
Welke deelgebieden binnen de proteomica zijn er?
Proteomica heeft betrekking op een aantal verschillende aspecten van eiwitfunctie, waaronder het volgende:
• ‘Expressie proteomica’ is de analyse van eiwit expressie. Dit kan helpen om eiwitten te identificeren die gevonden zijn in monsters. Hiermee kun je bijvoorbeeld aangedane weefsel (bijvoorbeeld met kanker) vergelijken met gezond weefsel. Eiwitten met dezelfde soort expressie kunnen in verband met elkaar staan. Bij expressie proteomica worden technologieën zoals 2D-gel elektroforese en massa spectrometrie worden gebruikt.
• ‘Interactie proteomica’ is de analyse van de interactie tussen eiwitten. De kenmerken van de eiwit interactie helpt bij het bepalen van eiwitfuncties en kan ook laten zien hoe eiwitten samen komen in grotere complexen. Bij interactie proteomica worden technologieën zoals massaspectrometrie gebruikt.
Conclusies
Proteomica valt binnen de systeembiologie en heeft als doel om biologische intracellulaire processen beter te kunnen doorgronden. Proteomica analyseert met onder andere massa spectrometrie en nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopie eiwitten op een kwantitatieve en kwalitatieve wijze. Door eiwitten van bepaalde weefsels met proteomica te onderzoeken, kunnen de biologische functies beter in kaart gebracht worden. Deze kennis kan dan toegepast worden om oorzaken van ziekten op te sporen en nieuwe geneesmiddelen te ontwikkelen.
Referenties
Biology, a global approach, 10th edition. Campball (2010).
https://en.wikipedia.org/wiki/Proteomics
https://www.babs.unsw.edu.au/files/imagecache/unsw_babs_faces_resize/image_of_marc_wilkins.jpg (afbeelding Marc Wilkins )
Metabolomics.html
Metabolomics
Metabolomics ook wel metabolomica genoemd, is een wetenschappelijke studie welke betrekking heeft tot de veranderingen van de samenstelling van metabolieten in het menselijk lichaam. Metabolieten zijn kleine chemische componenten welke in elke cel aanwezig zijn. Bij metabolomics wordt er gekeken naar de substraten en producten van een metabolistisch proces . Substraten zijn chemische stoffen welke worden omgezet in producten via een enzym-substraatcomplex. Binnen deze biochemische processen werken de enzymen als een katalysator, een katalysator is een stof dat activeringsenergie van een reactie verlaagd zonder zelf verbruikt te worden. Door te kijken naar de veranderingen in de stofwisseling kan tijdig worden gekeken naar het ziektebeeld en de bijbehorende behandeling daarvoor . Een belangrijk doel van deze studie is het ontwikkelen van medicatie op maat, hierbij worden er specifieke behandelmethodes toegewezen aan groepen patiënten met een soortgelijke stofwisseling, ook kan er een beter beeld worden verkregen van het fenotype van een organisme en dus de zichtbare karakteristieken van een organisme .
Het streven naar een vroegtijdige diagnose
Veel hedendaagse ziekten zoals kanker, hart- en vaatziekten en diabetes geven in een vroegtijdig stadium een verandering in de stofwisseling van een mens. Zelfs als er nog helemaal geen sprake is van symptomen, kan er in het lichaam een grote disbalans zijn ontstaan. Met metabolomics wordt er gestreefd deze verandering zo tijdig mogelijk op te sporen en dus een profiel te kunnen op stellen welke uiteindelijk kan leiden tot een geschikte behandeling voor groepen personen. In Leiden is er momenteel veel onderzoek gaande naar het vroegtijdig opsporen van Alzheimer en het voorkomen van deze ziekte, hierbij worden er veel profielen van de metabolisme van patiënten gecreëerd en hier conclusies uit getrokken om vervolgens weer nieuwe behandelmethoden te proberen.
Geschiedenis
Het idee van kijken naar de concentraties en balansen van stoffen in een organisme is eeuwen oud, er werden in de vroege tijden door Aziatische dokters gekeken naar het glucoseniveau van iemands urine met behulp van mieren. Als de mieren aantrekking hadden tot de urine, betekende dit dat deze urinesample een hoge waarde glucose bevatte en dat dus de patiënt hoogstwaarschijnlijk aan Diabetes leed. In het verleden waren metabolimics onderzoeken niet zo uitgebreid als nu, de data was er, maar kon niet zo goed verwerkt worden. Nu de computers steeds geavanceerder en sneller worden kunnen die grote bulks aan data wel nauwkeurig verwerkt worden en dus gebruikt en begrepen worden. Ook kunnen er nieuwe biomarkers ontdekt worden. Een biomarker is een meetbare indicator voor de kans op een bepaalde ziekte.
Waarvoor zijn biomarkers?
Biomarkers zijn parameters die het verloop van een ziekte of het effect van een behandeling laten zien. Deze biomarkers worden verkegen via geavanceerde genomics-, proteomics- of imaging-technologieën. Als een biomarker zéér betrouwbaar is kan deze zelfs worden gebruikt in de routinediagnostiek, denk hierbij aan snelle goedkope wegwerp testkits zoals een zwangerschapstest (HCG hormoon). Deze testkits zijn dan ook gecertificeerd voor het gebruik binnen de Europese Unie (CE) .
Systeembiologie.html
Systeembiologie
Systeembiologie is een wetenschappelijke studie waarbij gekeken wordt naar de interacties tussen verschillende componenten, denk hierbij aan eiwitten, genen en metabolieten . Ook wordt er gekeken hoe deze interacties zorgen voor fenotypen en dergelijken. Systeembiologie is ontstaan dankzij de studies proteomics en genomics, uit die studies waren er al gegevens beschikbaar welk gebruikt konden worden voor de studie. Er kon daarna goed gekeken worden hoe deze gegevens met elkaar een samenhang hadden, dus een soort systeem. Systeembiologie is een holistische aanpak voor biologie. Het doel is om informatie te verkrijgen uit de gigantische hoeveelheid aan data welke wordt gegenereerd uit de Life Sciences (denk hierbij bijvoorbeeld aan laboratoria) . Het is de taak van een bio-informaticus om software te schrijven welke deze ‘bulk’ aan informatie kan verwerken tot bruikbare resultaten. Deze software kan vervolgens weer door de laboranten worden gebruikt . Er zijn in de afgelopen jaren heel veel biologische data verzameld welke nu in kaart gebracht kan worden, denk hierbij aan complete genomen, eiwitprofielen of al het RNA van een cel. Zo werd er in de jaren 90 gestart met het Human Genome Project welke in het jaar 2003 was afgerond, door de razendsnelle groei van de computertechniek was er in dat jaar 99% van het menselijk genoom bekend met een nauwkeurigheid van 99,99% .
In Leiden bevindt zich het Centre for Medical Systems Biology, kortweg CMSB genoemd. Dit is een samenwerkingsactiviteit van het Leids Universitair Medisch Centrum, Universiteit van Leiden, Vrij Universitair Medisch Centrum Amsterdam en Universiteit van Amsterdam. Ook doen het Erasmus MC Rotterdam en de TNO Leiden mee. Het doel van deze samenwerkingsactiviteit is het toepassen van innovatieve en multidisciplinaire benaderingen tot Genomics en Bio-informatics. Dit moet uiteindelijk resulteren in verbeterde diagnostiek, therapieën en de preventie van alle daagse ziekten of de wat minder aanwezige ziekten.
In het Center for Cancer Systems Biology (CCSB) in Boston wordt er gestreefd naar het begrijpen hoe macromoleculaire netwerken biologische processen regelen en hoe de verstoringen in zulke netwerken bepaalde fenotypen en menselijke ziekten kunnen verklaren.
Lichamelijke eiwit-eiwit interacties zijn de sleutel tot alle biologische processen. Het CCSB stelt zichzelf daarbij ook belangrijke vragen over die eiwitinteracties, bijvoorbeeld hoe deze eiwitinteracties zijn geordend op schaal van één hele cel. Om te bepalen hoe eiwitten functioneren in complexe cellulaire netwerken gebruikt het CCSB ‘interactome modeling’, wat het benoemen en beschrijven van eiwit-eiwit interacties op een proteome schaal. Het proteoom is de verzameling van alle eiwitten van een organisme, net zoals het genoom de complete genetische samenstelling van een organisme is. Er is gefocust op verschillende meercellige modelorganismen, zoals de rondworm Caenorhabditis elegans (van deze worm is tevens het volledige genoom bekend), de gist Saccharomyces cerevisiae, de plant Arabidopsis thaliana en de vlieg Drosophila melanogaster, maar voornamelijk ligt de focus op de mens.
Het CCSB heeft in de afgelopen jaren al verscheidene prestaties geleverd, waaronder het in kaart brengen van de eiwitinteracties welke betrekking hebben op het risico voor een Autisme Spectrum stoornis .