Bijen als helpers van kankeronderzoek

Kankeronderzoek: honingbijen bevorderen de wetenschap

Wetenschappers van het Duitse kankeronderzoekscentrum hebben in samenwerking met Australische collega's honingbijen gebruikt om te onderzoeken waarom dieren met identieke genen zich fundamenteel anders kunnen ontwikkelen - sommigen worden koninginnen en de andere werkers.

„extreem voorbeeld“ van verschillende ontwikkeling
De onderzoekers besloten de honingbijen te onderzoeken, zoals deze volgens Frank Lyko van het Duitse Kankeronderzoekscentrum (DKFZ) zijn „een extreem voorbeeld van een ander ontwikkelingsfatsoen“ zijn. Duizenden worden arbeiders en slechts één wordt een koningin, wat in principe verschillende taken voor het leven van de dieren met zich meebrengt. Hoewel de relatief kleine arbeiders verzamelen zo onvruchtbaar dieren eten, houden de korf in orde is en het ras en diervoeders te houden, is veel groter, langlevende koningin, bezig hun leven proberen om nageslacht te produceren. Waarom ontwikkelen bijenlarven met dezelfde genetische predispositie zo anders onderzoekers hebben nu genomen een kijkje op en rapporteren hun bevindingen in het huidige nummer van het tijdschrift „PLoS Biology“ gepubliceerd.

Het epigenetische effect
Onderzoekers hebben ontdekt dat verschillende moleculaire groepen zich afhankelijk van het dieet hechten aan het DNA van de bijenlarven. Het onderliggende epigenetische effect is al enige tijd wetenschappelijk bestudeerd. Epigenetica biedt een verklarend model voor de invloed van externe factoren op onze genen. Dus, afhankelijk van de omgevingsinvloeden op bepaalde DNA-bouwstenen, vindt methylering plaats, waarbij groepen van moleculen individuele DNA-segmenten vormen, die leiden tot de activering, regulatie en deactivering van de respectieve DNA-sequentie. De genetische code wordt niet veranderd door dit proces. En toch, vanwege het epigenetische effect, komen aan het eind twee heel verschillende wezens uit precies dezelfde genen tevoorschijn.

Royal jelly of pollen; Koningin of arbeider
In het geval van bijen zijn de verschillende diëten cruciaal voor het epigenetische effect. Afhankelijk van of de larven met stuifmeel of het vet en eiwitrijke koninginnegelei gevoed, de methylering van de DNA-bouwstenen veranderd en bleek werknemers (pollen-food) of koninginnen (gelei-food). Afhankelijk van de verschillende methylatie van bepaalde genregio's, werden de individuele kenmerken in verschillende mate uitgesproken, verklaarden de wetenschappers van de DKFZ in hun huidige publicatie. De onderzoekers creëerden ook een methylom, een kaart van het genoom die precies laat zien waar de methylgroepen in het DNA werden gevormd en waar ze verschilden tussen arbeiders en koninginnen. Zij vonden meer dan 550 genen die verschillend van elkaar methylatie patronen vertoonden, waarvan de meeste DNA elementen die een rol spelen in belangrijke cellulaire functies of beïnvloedt het gedrag van insecten. „Deze marker is een soort van fine-tuning gen“, legde Ryszard Maleszka van de Australian National University in Canberra uit.

Zonder methylering worden alleen koninginnen gemaakt
Om de epigenetische effect nog duidelijker door de methylatie van bepaalde DNA-componenten te bewijzen, de Australische onderzoekers bootst de effecten van concentraten royal jelly door abschalteten het enzym in de bijen larven, die van cruciaal belang is voor de vorming van methylgroepen aan DNA. Het resultaat: zelfs zonder koninginnengelei ontwikkelden zich exclusief koninginnen die van alle larven waren ontwikkeld. Dit bewijst duidelijk de directe relatie tussen methyllabeling en latere ontwikkeling. „Met onze studie kunnen we laten zien hoe de omgeving via voeding direct verbonden is met DNA. Omgevingsinvloeden kunnen de genetische hardware tijdelijk wijzigen“, legde Ryszard Maleszka uit. De expert vulde dat aan „deze resultaten zijn verreikend, omdat de enzymen die de genetische samenstelling van bijen wijzigen, dezelfde zijn die DNA in het menselijk brein markeren.“

Epigenetisch effect in kankercellen
Het feit dat de studieresultaten ook bijzonder interessant zijn voor kankeronderzoek is omdat kankercellen ook een voorbeeld van het epigenetische effect zijn. Voor gezonde cellen hebben kankercellen in een organisme oorspronkelijk hetzelfde genoom en ontwikkelen ze zich toch volledig anders, in normaal weefsel of normale tumoren. „Het is ook denkbaar dat omgevingsinvloeden en voeding invloed hebben (...) en dat deze effecten worden gemedieerd door verschillen in DNA-methylatie“, zei het hoofd van de afdeling epigenetica bij de DKFZ Heidelberg, Frank Lyko. Volgens dit kan een methyloma (kaart van de methylmarkers op het DNA) bij de mens ook onthullen of bepaalde soorten kanker zullen optreden en daarmee de diagnose aanzienlijk eenvoudiger maken. Het zal echter waarschijnlijk een tijdje duren voordat een methode is ontwikkeld die geschikt is voor dagelijks gebruik en niet te ingewikkeld om een ​​menselijk methyleen te ontwikkelen, omdat het menselijk genoom ongeveer tien keer groter is dan dat van de bij.

Epigenetica wordt steeds belangrijker
Epigenetica is ver van het centrum van wetenschappelijke belangstelling voor het onderzoek verschiedenster ziekten, maar nu al een groot aantal studies gedaan naar de effecten van epigenetische effect onderzocht het ontstaan ​​van bepaalde ziekten, onlangs een Australische studie van zichzelf toespraken, waarin werd vastgesteld dat de Dieet van vaders heeft een directe impact op het diabetesrisico van dochters. Tot op heden dachten de experts dat alleen het dieet van de moeder directe gevolgen heeft voor de gezondheid van kinderen. Het epigenetische effect heeft echter blijkbaar geleid tot spermaschade bij spermatogenese en daarmee een verhoogd ziekterisico van de dochters met zich meegebracht. Omdat het epigenoom op grond van omgevingsinvloeden relatief kortdurend en veel gemakkelijker verandert dan het genoom, moet in de toekomst altijd rekening worden gehouden met de invloed van omgevingsfactoren op de genetische aanleg van bepaalde ziekten. (fp, 04.11.2010)

Lees ook:
Alcohol verhoogt het risico op kanker
Duitsland: elke minuut een nieuwe diagnose van kanker
Pistachenoten als bescherming tegen longkanker
Hormonen kunnen borstkanker veroorzaken

Foto: Uschi Dreiucker