DNA-microarray

De DNA-microarray is een klein glasplaatje met daarop duizenden druppeltjes DNA. Het moeilijkste onderdeel van de techniek is het maken van de glasplaatjes. Aan een robotarm hangt een soort omgekeerd spijkerbed met zestien naalden. „De robot dompelt de naalden in een plastic bakje met 384 vakjes, waarin zich allerlei verschillende menselijke genen bevinden. Je kunt zo'n naald het beste vergelijken met een ouderwetse kroontjespen. Een gleufje onder in de naald zorgt dat er een druppeltje blijft hangen. De robot plaatst dat op het glazen plaatje, spoelt de naald, blaast hem droog, en op naar de volgende genen”, zegt moleculair bioloog dr. Ron Kerkhoven. De druppeltjes zijn elk 10 nanoliter groot: het honderdmiljoenste deel van een liter.

Kerkhoven poseert nu nog bij een apparaat dat hij in bruikleen heeft, maar een modernere variant ervan is in bestelling. Die is in staat 10.000 druppels op een glasplaatje te deponeren, maakt honderd microarrays tegelijk, doet daar vijf uur over, en werkt dag en nacht door. „De druppels precies op de goede plek leggen, dat is het moeilijkste onderdeel ervan. Zo'n set van zestien naalden kost 20.000 gulden, het hele apparaat kost 3 ton.” De onderzoekers verwachten in de beginfase een paar duizend tumoren per jaar te kunnen bestuderen.

Inmiddels heeft Kerkhoven 40.000 verschillende menselijke genen ter beschikking. Elke menselijke cel bevat naar schatting zo'n 80.000 genen. Die genen zijn identiek in alle cellen van het lichaam, ook in tumorcellen. Toch zijn er allerlei verschillende soorten cellen, omdat maar eentiende deel van de genen daadwerkelijk actief is, in vaktaal: tot expressie komt. In een levercel zijn andere genen actief dan in een zenuwcel. Het verschil tussen een tumorcel en een normale cel is dus niet zichtbaar aan de genen, maar aan hun activiteit.

Als een gen tot expressie komt, wordt het DNA afgelezen en vertaald tot een boodschapmolecule, het RNA; voor elk gen is er een apart stukje RNA. De DNA-microarraytechniek vergelijkt het RNA van een tumorcel met dat van een normale cel en leidt daaruit af welke genen in welk type cel actief zijn. Uit dunne plakjes tumorweefsel of uit een weefselpunctie isoleren de onderzoekers het RNA. Nu is daarvoor nog ongeveer 0,2 kubieke centimeter weefsel nodig –een 'fijne' doperwt– maar over een paar jaar lukt het met een gewone naaldbiopt, zegt dr. Van 't Veer.

Via een chemische behandeling koppelen de onderzoekers kleurstoffen aan het RNA van de patiënt, die later groen (tumorcel) of rood (normale cel) oplichten. Daarna leggen ze een mengsel van de twee soorten RNA in een vloeistof boven op de microarray. RNA heeft de eigenschap dat het zich hecht aan het bijbehorende DNA. Is nu aan een DNA-vlek zowel het groene als het rode RNA gekoppeld, dan komt het desbetreffende gen in beide typen cellen voor. Licht een vlekje groen op, dan is dat gen actiever in een tumorcel, is het vlekje rood, dan is dat gen juist uitgeschakeld in de tumorcel.

Een scanner leest de vlekjes op de microarray en een krachtige computer verwerkt de stroom aan gegevens. Pas dan begint het echte werk: welke vingerafdruk is specifiek voor welke tumor? Hoe verandert het genactiviteitspatroon gedurende de groei van een tumor? Welke genen voorspellen een lange overlevingsduur van de patiënt?

Een van de eerste dingen die de onderzoekers gaan doen, is in de diepvries graven. Prof. Bernard: „We hebben hier nog weefselmonsters van tumoren vanaf 1984. Dat is heel waardevol archiefmateriaal, omdat we ook weten wat er met de bijbehorende patiënten is gebeurd. Zo kunnen we van veel tumoren achterhalen of de verschillen in levensverwachting te herleiden zijn tot een ander genactiviteitspatroon. Gelukkig is dat materiaal destijds zorgvuldig geïsoleerd, want RNA is een erg instabiel stofje. In het NCI bleek het archiefmateriaal waardeloos.”