Nijmeegse onderzoekers ontwikkelen plug-and-play platform voor ChIP-seq Platform geeft aanzet voor epigenetische toepassingen in kliniek

Het team van moleculair bioloog Hendrik Marks en het Amerikaanse bedrijf Fluidigm hebben een nieuwe, geautomatiseerde techniek voor ChIP-seq ontwikkeld. Met die techniek zijn veel sneller en makkelijker eiwitten te analyseren die de activiteit van genen reguleren. In een artikel in Genome Research beschrijven ze de werking van dit plug-and-play platform.

Alle cellen in een menselijk lichaam bevatten dezelfde genen. Toch functioneert een niercel heel anders dan een cel in de longen, lever of alvleesklier. Dit verschil ontstaat, omdat in niercellen een andere groep genen actief is dan in long- of levercellen. Het activeren gebeurt door specifieke eiwitten die zich vasthechten aan de genen. De wetenschap die deze processen bestudeert heet epigenetica.

Speld in de hooiberg

Het vasthechten van eiwitten aan genen (of weer losmaken) is een dynamisch proces. Voor onderzoekers is het erg nuttig om te weten aan welke genen eiwitten gebonden zitten, omdat dit de activiteit van deze genen bepaald. Deze binding kan namelijk essentiële informatie geven over bepaalde ontwikkelingsstoornissen of ziekten zoals kanker. Maar het is nogal een bewerkelijk en tijdrovend proces om in de ongeveer 3 miljard basenparen (de genetische ‘letters’ waarin onze genetische code is vastgelegd) van de mens de specifieke bindingsplek van eiwitten te vinden. Het lijkt een beetje op zoeken naar een speld in de hooiberg.

Hengelen naar actieve genen

De techniek waarmee je dat doet, heet chromatine-immunoprecipitatie, kortweg ChIP. Het begint met een antistof, die precies past op het eiwit dat je zoekt. Aan die antistof hang je een gewichtje (bead). Via enkele bewerkingen verbreek je de verbinding tussen alle genen, waardoor alleen de genen waar die antistof met het gewicht aan vastzitten naar de bodem zakken. Zo hengel je heel nauwkeurig het specifieke eiwit met dat geactiveerde gen uit een oceaan van andere eiwitten en genen. Vervolgens kun je de letters van het gevonden gen in kaart brengen door het te sequencen. Al dat werk is te vangen in één woord: ChIP-seq.

Gebruik in de kliniek

Deze ChIP-seq technologie, ofwel epigenetische profilering door chromatine-immunoprecipitatie gevolgd door sequencing (ChIP-seq), is een krachtig hulpmiddel voor de identificatie van geactiveerde genen in het genoom”, zegt moleculair bioloog Hendrik Marks. Zeven jaar geleden begon hij aan de zoektocht om dit systeem soepel, sneller en robuuster te maken. Marks: “Omdat er veel stappen nodig zijn die soms net iets anders kunnen worden uitgevoerd, krijg je niet altijd exact dezelfde resultaten. Standaardisering, miniaturisatie en vereenvoudiging maken dat dit systeem nu veel makkelijker en uniformer is toe te passen, waardoor het waarschijnlijk ook eerder wordt ingezet. Ook in het klinisch onderzoek, bijvoorbeeld voor het zoeken naar en screenen van biomarkers voor bepaalde ziekten of vormen van kanker.”

Plug and Play

De concrete uitwerking van het systeem werd gedaan met het Amerikaanse bedrijf Fluidigm, dat is gespecialiseerd in systemen gebaseerd op microfluidics. Zo kan het systeem ook worden toegepast voor monsters met minimale hoeveelheden DNA. Marks: “In het licht van de plug and play, kortweg PnP, ChIP-platen en workflow hebben we onze procedure PnP-ChIP-seq genoemd. PnP-ChIP-seq stelt niet-deskundige laboratoria wereldwijd in staat om gemakkelijk robuuste, gestandaardiseerde ChIP-seq uit te voeren, terwijl de hoge doorvoer, consistentie en gevoeligheid de weg effenen voor grootschalige profilering van kostbare monstertypes zoals zeldzame subpopulaties van cellen of biopsieën.”

­­­­­­­­­-

Publicatie in Genome Research: A plug and play microfluidic platform for standardized sensitive low-input chromatin immunoprecipitation - René A.M. Dirks, Peter C. Thomas, Haoyu Wu, Robert C. Jones, Hendrik G. Stunnenberg, Hendrik Marks

• Meer weten over deze onderwerpen? Klik dan via onderstaande buttons door naar meer nieuws.

  Nieuws homepage Patientenzorg en Nieuws en verhalen