ALGEMENE EN MOLECULAIRE GENETICA
INLEIDING
Examen
- Gedeelte mp, gedeelte open vragen en gedeelte oefeningen
- 8/20 op oefeningen
- 6/20 meerkeuze
- 6/20 open vragen
HOOFDSTUK 1 HISTORIEK EN IMPACT VAN DE GENETICA
1.1 Historische achtergrond
- Genetica gaat over het overerven van kenmerken van de ene generatie op de
andere generatie
- 8000 vC is de tijd van neolitische tijdperk, mensen nabij het verre oosten zijn de
eerste die aan genetische experimenten zijn begonnen
Planten optimaliseren door selectief kruisen zodat de beste planten eruit
kwamen
Biotechnologische successen
Domesticatie van huisdieren en cultivatie van plantensoorten
Nomadenbestaan is opgegeven, nu een sedentaire bevolking
- 6000 vC: rotstekeningen met stambomen die overerving van manen bij paarden
illustreerden
- 800 vC: Assyriërs, kruisbestuiving bij dadelplanten
- 1964: homunculus
- 500-300 vC: griekse filosofen stelden de hypothese van pangenesis op
Er moet informatie worden doorgegeven naar de volgende generatie en
volgens de griekse filosofen zat deze informatie in pangenen
Pangenen zijn partikels die van de weefsels via het bloed naar de
voortplantingscellen worden getransporteerd en zo doorgegeven kunnen
worden naar de volgende generatie
Zo krijg je alle informatie voor de aanmaak van verschillende weefsels
samen wat ons in staat stelt om een volgende generatie aan te maken
Deze hypothese heeft heel lang stand gehouden door gebrek aan een
betere hypothese
- 17e eeuw: theorie van de preformatie
Men ging ervanuit dat in een spermacel/bevruchte eicel een homunculus
zat
Homunculus is een mini individu dat kan uitgroeien tot een volwaardig
individu
Theorie dat dus eigenlijk alles al op voorhand is aangemaakt
- 19e eeuw: evolutietheorieen, belangrijke periode
1. Eerste theorie was die van Lamark: kenmerken verworven tijdens het leven
kunnen doorgegeven worden aan de volgende generatie
Giraf eet planten van hoge bomen en strekken telkens hun nek zodat ze bij
deze planten kunnen komen en dit is een nieuw kenmerk dat ze doorgeven
aan de volgende generatie
2. Darwin (1859): natuurlijke selectie aan de basis van de evolutie
Giraf heeft een lange nek door survival of the fittest . Degene met een
langere nek heeft een selectief voordeel en heeft dus een grotere kans om
te overleven en voort te planten
Je krijgt informatie van je ouders door, maar je bent niet zelf in staat om
deze aan te passen. Op individueel niveau is er geen aanpassing mogelijk,
op populatieniveau wel
, Betere aanpassing aan omgeving = voordeel = meer voortplanten
3. Gregor Mendel (1865): ontwikkelde een theorie voor de overerving op basis
van de statistische patronen die hij waarnam bij kruisingsexperimenten bij de
tuinerwt
Trok hier conclusies uit, publiceerde dit in een wetenschappelijk tijdschrift
Eerste 30 jaar werd dit niet geaccepteerd, daarna kwamen een aantal
genetici pas tot inzicht dat de conclusies van Mendel wel goed waren
Zijn werk werd bevestigd rond 1900
- 1888: het begrip chromosoom ontstond, door Wilhelm Roux
Bij bepaalde kleuringen zag men in de celkern gekleurde lichaampjes
waarvan men niet wist wat ze waren, dit bleken chromosomen te zijn.
- 1900: Bateson introduceerde term genetica
Afgeleid van het griekse Genesis (het ontstaan)
- 1909: Johansson introduceerde het begrip gen
- 1953: Ontrafeling van de DNA structuur door Watson en Crick
- 1956: karyotype van een humaan genoom werd vastgesteld door Tjio en
Levan
De menselijke cel bevat 46 chromosomen
- 1959: Beschrijving van de eerste chromosoomfouten
Bv. mensen met syndroom van Down hebben een ander aantal
chromosomen
- In de jaren 80 werd de recombinante DNA technologie ontwikkeld en dit was het
begin van het klonen van DNA
Samenvattend
De genetica is al erg oud hoewel het theoretische inzicht nog niet zo lang
geleden verworven is. De enorme evolutie in de laatste decennia van onze kennis
over hoe de overerving te verklaren is, heeft steeds een belangrijke impact
gehad op de verschillende aspecten van de maatschappij. Vooral in de laatste
20/30 jaar zijn er veel belangrijke inzichten ontstaan.
1.2 Impact van de genetica
Sociologische impact
- Eind van de 19e eeuw: eugenetica
Dit was een maatschappelijke beweging onder leiding van Francis Galton,
een neef van Darwin
Eerste poging om genetische kennis te gebruiken om het menselijke ras te
verbeteren via artificiele selectie (positieve en negatieve)
Volgens hen was alles genetisch en de enige manier om het menselijke ras
uiteindelijk te verbeteren was om op de genetica in te grijpen en ervoor te
zorgen dat de betere lagen van de populatie zich in grotere aantallen
voortplanten en voorkomen dat de slechtere lagen zich minder
voortplanten
In verschillende Amerikaanse steden werden wetten in deze richting
goedgekeurd
Ontwikkeling van sterilisatieprogrammas
Impact op landbouw en veeteelt
- Verhoogde opbrengsten, grotere resistentie, het aanmaken van nieuwe
superieure soorten, genetisch gemodificeerde organismen (GMO’s)
- Dankzij selectieve kruising is de opbrengst van graan verdrievoudigd
- Ook met dieren word gekruisd
, Hoogkwalitatief sperma wordt gebruikt om erg veel goede nakomelingen
te krijgen
Kunstmatige inseminatie
- Planten resistent maken tegen pesticide, planten nutritioneel verbeteren
Impact op rechtswezen
- Introductie van de DNA- identificatietest
Impact op farmacologie
- Farmacogenetica is de studie van de genetische modificaties van variabele
menselijke reacties op farmacologische ‘agents’
- Kijken naar de genetische achtergrond van een individu
- Er zijn heel wat genetische varianten die ervoor zorgen dat iedereen anders
reageert op medicatie. Door genetische achtergrond kan het bij de ene persoon
wel werken en bij de andere niet. Er kunnen ook neveneffecten ontstaan door
een andere genetische samenstelling
- In farmacogenetica studeert men deze genetische achtergrond zodat er meer
gepersonaliseerde medicatie kan worden gemaakt/voorgeschreven
- Geneesmiddelenproductie via recombinant DNA technologie
- Toekomstgericht, farmacogenetica, gepersonaliseerde medicatie
- Bijvoorbeeld groeihormoon, mbv bacterien genen klonen doordat de bacterien
het groeihormoon aanmaken
Impact op geneeskunde
- Genetisch materiaal is aanwezig in alle weefsels waardoor afwijkingen
implicaties kunnen hebben op alle specialisaties van de geneeskunde
- Stap zetten naar nieuwe behandelingen met behulp van genetica
- Victor Mc Kusick is een van de belangrijkste genetici van deze tijd
Begon in 1966 en legde een catalogus aan die mendelian inheritance in
man heette
Hierin schreef hij een beschrijving van alle bekende genetische
aandoening en ook een korte beschrijving van een gen die een ziekte kan
veroorzaken
- Genetica speelt niet alleen een belangrijke rol in monogene ziektebeelden
waarin een ziekte veroorzaakt wordt door een mutatie in een gen maar ook in
complex, multifactoriele ziektebeelden waarbij meerdere genen interageren
met elkaar en met omgevingsfactoren.
- Bij multifactoriele ziektebeelden zorgt niet alleen het risico van het gen voor de
ziekte maar ook duidelijk de omgeving.
- Bij monogene ziektebeelden is er één afwijkend gen dat het ziektebeeld zal
veroorzaken
- Als genen interageren met omgevingsfactoren wordt de rol van de genetische
factoren gedefinieerd als de heritabiliteit
Human genome project
- Basisbouwkunde van DNA zijn 4 verschillende nucleotiden die in een bepaalde
volgorde staan
Als je deze volgorde kan bepalen weet je al erg veel, als dit lukt heb je de
noodzakelijke informatie
Probleem is de hoeveelheid van het materiaal, niet de structuur
Bij de mens zijn er 3 miljard bouwcellen in de cel, hiervan moet je de
volgorde bepalen
Basis van humaan genome project
- 1991: human genome project is het grootste biologische project
, Invloed op alle specialisaties van de geneeskunde
Genen voor multifactoriele aandoeningen en zelfs gedrag
1985: eerste voorstel
1990: opstarten project
15 jaar durend project
Heeft erg veel geld gekost
Doel was sequentie vaststellen van de 3 miljard basen en alle menselijke
genen te identificeren, de informatie op te slaan in vrij toegankelijke
databanken, methoden te ontwikkelen voor de analyse van data en te
werken aan de ethische, wettelijke en sociale aspecten
- Vooraf schatte men dat er ongeveer 100000 genen zouden zijn, uiteindelijk
waren het er maar 23000 ongeveer, dit is maar 3% van het genetische
materiaal
Rest is repetitieve sequenties, waarvan de functie nog niet altijd
helemaal duidelijk is
- Informatie werd opgeslagen in vrij toegankelijke databanken
- Presymptomatische diagnostiek
- De meeste genen die overgeerfd kunnen worden bij ziektes zitten op gewone
cellen, daarna op X, daarna op mitochondrien en daarna op Y
- Impact van genetica is door de vernieuwde inzichten duidelijk gegroeid in een
heel breed spectrum van aandoeningen
- Het human genome project werd versneld voltooid in 2003 door
techonologische vooruitgang en competitie van bedrijven
Eerste kladversie tegen de lente van 2000
Bedrijven maakten gebruik van patenten; bijvoorbeeld de enige die
genetische testen mochten uitvoeren
- Celera Genomics is een amerikaans biotech bedrijf, opgericht in 1998 om op 2
jaar tijd het menselijk genoom te sequensen
Verkoopt de toegang tot genetische databases
Clienten zijn de belangrijkste farmaceutische firmas
Uitgebreide DNA sequentie infrastructuur
Tweelingonderzoeken
- Tweelingonderzoeken: tweelingen groeien met zelfde omgevingsfactoren op,
de genetische factoren zijn niet identiek.
- Berekenen van de concordantie en de discordantie
Concordantie: bij hoeveel procent van de tweelingen heeft als de ene de
ziekte heeft de ander het ook
Discordantie: bij hoeveel procent van de tweelingen heeft maar 1 van de
2 de ziekte
Je kan dan de heritabiliteit berekenen (hoeveel er met omgeving te
maken heeft)
Voorbeeld; familie met MAOA mutatie
- 8 mannen met abnormaal gedrag
Geringe intelligentie
Agressieve uitbarstingen die leiden tot brandstichting, poging tot
verkrachting en exhibitionisme
Gedrag wordt geassocieerd met een puntmutatie in het structureel gen
voor monoamine oxidase A
Testen op muizen, bij muizen gebeurde hetzelfde, kregen offensief
agressief gedrag en afwijkend seksueel gedrag
- Nature is aangeboren
- Nurture is omgevingsfactor
