Het leven in kaart brengen

Dit artikel komt uit de rubriek "Eureka" van Omalius magazine van juni 2024.

In elk van onze cellen, samengeperst in het hart van de celkern, bevinden zich de chromosomen, de zetel van ons DNA. DNA bestaat uit een lange keten moleculen die elk A, T, C of G heten. In totaal bevat ons genoom 3,4 miljard van deze "letters". Ter vergelijking: Victor Hugo's roman Les Misérables heeft "slechts" 2,66 miljoen karakters, 1000 keer minder. En laat je niet misleiden door te denken dat onze genetische code de grootste is in de levende wereld, verre van dat! Die van maïs bereikt 5 miljard letters en die van de Parijse japonica bloem is 50 keer groter dan die van de mens.

"En sinds kort, met de evolutie van technieken, kunnen we ook lange sequenties verkrijgen, maar slechts een paar geavanceerde laboratoria in de wereld zijn in staat om een genoom in zijn geheel te sequencen. De meeste onderzoekers eindigen daarom met onvolledige genetische codes, versnipperd in duizenden stukjes. Door te proberen het DNA van alle Europese eukaryoten te bewaren, zal ERGA helpen om de normen voor genoomsequentiebepaling in heel Europa aanzienlijk te verbeteren, zodat referentiegenomen van de hoogste kwaliteit worden verkregen.

Een Hercules-taak, aangezien Europa bijna 200.000 soorten herbergt, waarvan een vijfde met uitsterven wordt bedreigd door onder andere de opwarming van de aarde en de ineenstorting van de biodiversiteit. "Je moet begrijpen dat er veel stappen nodig zijn om een enkel genoom te verkrijgen" voegt Alice Dennis toe. "Voor elke soort moet je biologische monsters van goede kwaliteit verkrijgen, wat moeilijk kan zijn als het om een zeldzame of bedreigde soort gaat. Dan volgt de sequentiebepaling en assemblage van het genoom, waarbij alle verkregen DNA-fragmenten worden geordend. En dan kunnen we overgaan tot annotatie, voordat we verder gaan met de analyse."

Annotatie, een cruciale en "vaak verwaarloosde" fase, wordt uitgevoerd door een commissie onder verantwoordelijkheid van de UNamur-bioloog. "Mijn taak is om te bepalen welk deel van het DNA overeenkomt met wat: deze sequentie komt overeen met een gen, die andere is een regulerende sequentie, etc.," vertelt Alice Dennis. "

Volgens de onderzoeker is het maken van referentie genomen van onschatbare waarde voor het behoud van de biodiversiteit in Europa. "Een enkel genoom levert veel informatie", denkt ze. "In de meeste organismen is elk chromosoom gedupliceerd. Door ze te vergelijken, kun je al een idee krijgen van de genetische diversiteit van een individu. Als deze laag is, betekent dit dat de populatie tekenen van inteelt vertoont."

De referentie genomen fungeren daarom als een soort stenen van Rosetta voor toekomstig onderzoek. "Het is veel gemakkelijker en goedkoper om een paar DNA-sequenties van veel individuen te vergelijken met een origineel, dan om het origineel te maken," oordeelt Alice Dennis. "Dit maakt het mogelijk om populaties te monitoren, om diegenen te identificeren die het meeste risico lopen. We zullen ook genen kunnen bestuderen die onderhevig zijn aan sterke evolutionaire druk en die in de loop der jaren waarschijnlijk zullen muteren."

Na Alice Dennis nemen meer dan 1000 onderzoekers in heel Europa deel aan het ERGA-project. En dat laatste is in feite het Europese deel van een nog groter geheel, het Earth Biogenome Project, dat als doel heeft om de hele levende wereld over een periode van 10 jaar in kaart te brengen. ERGA heeft ook prestigieuze leden zoals de Darwin Tree of Life in het Verenigd Koninkrijk en het ATLASEA-project in Frankrijk, dat de sequentie van het DNA van zeeleven wil bepalen.

Maar voor Alice Dennis gaat het ERGA-initiatief veel verder dan deze grote partners: "ERGA legt vooral de nadruk op het creëren van een gedecentraliseerd netwerk en een wetenschap die inclusief wil zijn. Deze grote partners hebben zeker de middelen om elk genoom te sequencen, maar dit zou ten koste gaan van minder welvarende landen. Er zijn veel hotspots voor biodiversiteit in Europa waar deze grote laboratoria geen toegang toe hebben. Door te vertrouwen op lokale expertise en iedereen de kans te geven om mee te doen en hun vaardigheden te ontwikkelen, kunnen we ervoor zorgen dat zoveel mogelijk soorten in deze atlas worden opgenomen. Dat is ook de reden waarom alle geproduceerde gegevens als open access beschikbaar zullen zijn."

Na een eerste intentieverklaring hebben de onderzoekers achter ERGA een proefproject opgezet, dat in 2023 werd afgesloten, en dat een aantal problemen uit de weg heeft geruimd. "We probeerden onze actie al te coördineren voordat we financiering ontvingen", herinnert Alice Dennis zich. "Elk land kwam met één of twee organismen waarvan ze de DNA-sequentie wilden bepalen, en het werd allemaal gedaan door het delen van de middelen die elk land beschikbaar had, en donaties van bepaalde bedrijven. Dit maakte het mogelijk om een aantal problemen te identificeren, zoals de moeilijkheid om monsters onder goede omstandigheden te vervoeren om het genetisch materiaal te bewaren"

Al met al heeft deze testfase het al mogelijk gemaakt om 1.213 referentie genomen vast te stellen. En het tempo versnelt, met name dankzij financiering uit het Horizon Europe programma van de Europese Unie. De tweede fase van het project, die dit jaar van start gaat en 5 jaar zal duren, heeft als doel om 150.000 genomen te sequencen, waarbij prioriteit wordt gegeven aan de meest bedreigde soorten.

ERGA wordt ondersteund door Horizon Europe als onderdeel van het programma Biodiversiteit, Circulaire Economie en Milieu (REA.B.3, BGE 101059492).