Geschiedenis
Al sinds de 19e eeuw worden er experimenten uitgevoerd naar de erfelijkheid van verschillende organismen. De erfelijkheid werd vastgesteld aan de hand van observaties van organismen: de volgende generatie krijgt van elke ouder één kopie van elke factor, die vervolgens wordt doorgegeven aan volgende generaties (Durmaz et al., 2015). De factoren omvatten bijvoorbeeld kleur, lengte of vorm van het organisme. Pioniers Gregor Mendel en Augustijnse monnik waren wetenschappers die zich wetenschappelijk bezighielden met genetica. Gregor Mendel voerde kweekexperimenten uit met kruisende erwtenplanten, waarbij verschillende eigenschappen werden gevolgd. De eigenschappen omvatten de kleur van de planten en ronde of gerimpelde erwten. De pionier stierf in 1884, nadat hij verslag had gedaan van de eerste kweekexperimenten. Hij had geen idee dat hij in biologieboeken terecht zou komen.
Mendel observeerde verbluffende resultaten: de wetenschapper zag dat eigenschappen onafhankelijk van elkaar werden overgedragen (Dijk, Weissing, & Ellis, 2018). De onafhankelijke overerving van eigenschappen is gebaseerd op de positie van genen op het betreffende chromosoom. Het nageslacht ontvangt de helft van de chromosomen van beide ouders. Als het gen zich op een chromosoom bevindt dat niet in de afstamming wordt doorgegeven, komt het gen bij het nageslacht niet tot uiting. Daarom, als er een experiment wordt uitgevoerd op verschillende eigenschappen die door de betreffende genen worden gecodeerd, vertoont het nageslacht andere variaties in eigenschappen dan de ouders.
Hoewel Mendel de eerste experimenten met de erfelijkheid van organismen uitvoerde, heeft de wetenschapper de termen ‘genetica’ of ‘gen’ niet geïntroduceerd. Later in de 20e eeuw begon de wetenschappelijke gemeenschap zich meer te richten op experimenten op het gebied van veredeling, waarbij werd verwezen naar de resultaten die Mendel had aangetoond. De erfelijkheid van organismen zou ‘genetica’ worden genoemd en de factor die de eigenschap van een soort tot uiting brengt, werd beschreven als ‘gen’ (Portin, Wilkins, 2017). Het was het begin van een nieuwe discipline in de wetenschappelijke gemeenschap.
Inleiding tot de genetica
De introductie van de genetica leidde tot genetisch onderzoek op een meer moleculair niveau. De experimenten op moleculair niveau waren meer gericht op de structuur en de biosynthetische routes die nodig zijn om een bepaalde eigenschap tot uiting te brengen. In de eerste stadia van genetisch onderzoek naar verschillende structuren en biosynthetische routes suggereerden wetenschappers dat overeenkomstige eiwitten verantwoordelijk waren voor de inductie van de waargenomen eigenschappen. Vervolgonderzoek leidde er echter toe dat de – tegenwoordig welbekende dubbele helixstructuur van DNA – werd aangewezen als de coderende factor die de waargenomen eigenschap tot uiting brengt.
Tegenwoordig komen DNA-structuren, die de kenmerkende dubbele helixvorm hebben, overal voor. Genetisch onderzoek heeft meer details over de structuur van de DNA-streng aan het licht gebracht en aangetoond dat DNA een informatiemolecuul is (Travers & Muskhelishvili, 2015). De DNA-strengen bestaan uit zogenaamde “nucleïnezuren”, die zijn gebaseerd op vier nucleotiden: adenine (A), thymine (T), cytosine (C) en guanine (G). Groepen nucleïnezuren, bestaande uit drie nucleotiden, coderen voor de aminozuren, en aminozuren vormen op hun beurt de basis van volledige chromosomen. Zoals in de moderne samenleving wordt benadrukt, bestaat de Homo sapiens uit 46 chromosomen. De chromosomen zijn de bouwstenen van het menselijk genoom.
Mutaties en fenotypes
Door voortdurend onderzoek is het inzicht in de DNA-structuren van verschillende soorten toegenomen. De DNA-structuur bestaat uit informatiemoleculen die coderen voor de structurele of actieve biosynthetische systemen waaruit organismen zijn opgebouwd. Genetisch onderzoek heeft wijzigingen aan het licht gebracht in de vastgelegde, gecodeerde DNA-streng. Deze wijzigingen worden mutaties genoemd. Mutaties zijn veranderingen in de DNA-streng. De mutaties kunnen een eigenschap veranderen, zoals oogkleur, huidskleur of lengte. Deze eigenschappen zijn allemaal waarneembare kenmerken die met het blote oog te zien zijn, ook wel fenotypes genoemd. Wanneer een gen muteert, verandert het fenotype dus ook. Daarnaast zijn er niet-waarneembare kenmerken, dat zijn veranderingen in het gen die niet zichtbaar zijn voor het menselijk oog. Mutaties kunnen bijvoorbeeld orgaanfalen, diabetes of hartafwijkingen veroorzaken.
Mutaties worden vaak gezien als iets dat niet zou mogen voorkomen. Er zijn echter meerdere uitkomsten bij veranderingen in het DNA: de mutatie komt niet tot uiting in een coderend gebied, en daarom zijn er geen fenotypische veranderingen waarneembaar. De verandering heeft plaatsgevonden in een actief coderend gebied en beïnvloedt vervolgens het fenotype van een organisme. Dit zijn de meest voorkomende interpretaties van DNA-veranderingen.
Toepassingen van DNA-veranderingen
DNA-mutaties vinden in de moderne samenleving op grote schaal toepassing. DNA-mutaties kunnen worden gebruikt als genetische markers om genetische variatie, dragers van erfelijke eigenschappen en dominante eigenschappen te identificeren. Genetische variatie bij dieren is in het dagelijks leven waarneembaar, aangezien elk dier een uniek genotype heeft dat codeert voor een uniek, zichtbaar fenotype. Dragers van erfelijke eigenschappen zijn wetenschappelijk beter onderbouwd, aangezien het fenotype in dit geval niet met het blote oog waarneembaar is. Over het algemeen worden de termen recessief en dominant het meest gebruikt. Recessief betekent dat het organisme het recessieve allel (een specifiek deel van het DNA) heeft geërfd, terwijl dominant aangeeft dat het organisme het dominante allel heeft geërfd.
De drager
Een drager is een organisme dat een recessief allel voor een bepaalde eigenschap heeft geërfd, maar deze eigenschap doorgaans niet tot uiting brengt. Hoewel de eigenschap bij het organisme niet tot uiting komt, kan het organisme het allel wel doorgeven aan de volgende generatie. Op deze manier kan een bepaalde mutatie in meerdere generaties aanwezig zijn zonder dat dit opvalt. Een andere mogelijkheid is dat de organismen een dominant geërfd allel hebben. Wanneer een organisme een dominant en een recessief allel voor een specifieke eigenschap heeft, zal het dominante allel tot uiting komen. Als een drager echter een recessief allel erft voor de specifieke eigenschap die hij draagt, zal dit resulteren in de expressie van de onderdrukte eigenschap.
Punnet-vierkant
Het bekende Punnet-vierkant geeft de procentuele kans weer dat een organisme homozygoot dominant (AA), homozygoot recessief (aa) of heterozygoot (Aa) is (Edwards, 2012). Als beide ouders drager en heterozygoot zijn, zou de uitkomst 25% homozygoot, 25% homozygoot en 50% heterozygoot zijn. Een allelmutatie op het dominante allel zou leiden tot 75% expressie bij de volgende generatie. Als de allelmutatie echter op het recessieve allel plaatsvond, zou slechts 25% van de volgende generatie het recessieve allel tot expressie brengen. Bovendien kunnen spontane alternaties ook genetische variatie op allelen veroorzaken en daardoor tot onverwachte resultaten leiden. Zo wordt bijvoorbeeld het Punnet-vierkant gebruikt om de procentuele kans op het genotype van de nakomelingen te bepalen. Een spontane alternatie kan een fenotype veranderen, bijvoorbeeld de haarkleur. De nakomelingen kunnen andere fenotypes hebben dan de voorouders als de fokkerij met de mutatie wordt voortgezet.
Karyotypering
Allelen zijn specifieke regio’s op het chromosoom van een organisme. Het chromosoom kan in beeld worden gebracht met behulp van de techniek karyotypering. Bij karyotypering worden alle chromosomen gekleurd en vervolgens geteld en onder de microscoop onderzocht. Afwijkingen in de chromosoomstructuur kunnen worden vastgesteld als onregelmatigheden in de chromosomen, of soms kan het aantal chromosomen verminderd of verhoogd zijn. Karyotypering is een van de genotyperingstechnieken van VHLGenetics.
Bedrijfsprofiel
De DNA-tests van VHLGenetics worden uitgevoerd in twee laboratoria. Het hoofdkantoor is gevestigd in Wageningen, het andere laboratorium bevindt zich in Duitsland. De DNA-tests worden uitgevoerd onder verschillende accreditaties, certificeringen en lidmaatschappen van organisaties zoals ICAR en IS. Het belangrijkste doel van VHLGenetics is het leveren van optimale DNA-diensten aan haar klanten. De kerncompetentie ligt in de standaardisatie van de werkprocessen in de laboratoria. Daarbij blijft er ruimte voor flexibiliteit om nieuwe tests en technologieën aan het portfolio toe te voegen. De DNA-diensten zijn ontwikkeld op basis van kennis en ervaring die in de afgelopen 30 jaar is opgedaan. Er wordt een breed scala aan DNA-diensten aangeboden, zowel voor planten als voor dieren. De dienstverlening omvat voornamelijk KASP, real-time PCR, capillaire elektroforese en Thermo Fisher Scientific Targeted Genotyping by Sequencing®.