Goud

De gouden biotechnologie houdt zich voornamelijk bezig met bio-informatica, zowel software als hardware, gebruikt voor de data-analyse van biologische processen. Voorbeelden hiervan zijn: DNA-sequencing (de nucleotidevolgorde van het DNA bepalen), primerbepalingen (een essentiële stap voor PCR-reacties), opsporen van DNA-wijzigingen,… Een grote mijlpaal die deels kan gekarakteriseerd worden onder de gouden biotechnologie is het volledig ontrafelen van het menselijk genoom. Van 1 oktober 1990 tot april 2003 hebben internationale onderzoekers voor het eerst alle genen (het genoom) in Homo sapiens in kaart gebracht. Dit onderzoek, genaamd "The Human Genome Project (HGP)", behoort mogelijks tot de grootste mijlpalen die de mensheid ooit heeft bereikt. Het genoom dat in kaart werd gebracht was afkomstig van verschillende anonieme vrijwilligers welke verschillende keren bloed leverden.

Een andere toepassing is bijvoorbeeld het opstellen van databanken waarin gesequenste genomen van verscheidene organismen worden weergegeven. Met behulp van deze databanken kunnen onder andere specifieke primers gezocht worden die essentieel zijn in PCR-reacties. Tijdens deze reacties worden welbepaalde sequenties (bijvoorbeeld genen) geamplificeerd/vermeerderd. Hierdoor kan men genen aantonen, genactiviteit bepalen, DNA vermeerderen, etc. De primers hierin zijn zeer essentieel vermits deze kunnen binden aan de uiteinden van de op te sporen sequenties. Aan deze primers kunnen dan op hun beurt de enzymen aanhechten (bij PCR-reacties de enzymen “polymerasen”, daarvan de afkorting “polymerase chain reaction” tot PCR) welke de te vermeerderen nucleotidesequentie overschrijven.

Een zeer actueel voorbeeld hiervan zijn de PCR-tests om het COVID-19-virus op te sporen. Met behulp van specifieke primers die binden aan een specifiek gen van het COVID-19-virus kan met behulp van real time PCR (een kwantitatieve PCR-techniek waarmee men de hoeveelheid op te sporen gen kan bepalen) het virus aangetoond worden in het slijm op de neuswisser. Wanneer het coronavirus aanwezig is in het slijm, is het specifieke (op te sporen gen) gen waar de primers op binden ook aanwezig. Als de primers binden aan het specifieke gen, gaat de hoeveelheid genetisch materiaal doorheen de reacties vermeerderen. Hoe meer genetisch materiaal er oorspronkelijk aanwezig was in het neusslijm, hoe sneller een bepaalde treshhold-waarde wordt overschreden. Een real time PCR-reactie duurt tussen de 4 en 8 uur. Dit is redelijk snel waardoor het resultaat dan ook bijna altijd binnen 1 dag gekend is. Deze reacties zijn ook zeer betrouwbaar. Het optreden van vals negatieve resultaten (geen virus gedetecteerd terwijl het wel aanwezig is) kan gebeuren wanneer de viruslading veel te laag is in het neusslijm. Vals positieve testen (wel virus gedetecteerd terwijl het niet aanwezig is) zouden mogelijks het gevolg kunnen zijn van het ontstaan van primer-dimeren. Dit zijn DNA-fragmenten die ontstaan zijn door primers die met elkaar zijn gaan binden i.p.v met de op te sporen fragmenten. Een van de oorzaken hiervan kan een foute temperatuurgradiënt (een extreem belangrijke parameter) zijn die toegepast is tijdens de PCR-reacties. Primer-dimeren zijn echter wel goed te onderscheiden van de op te sporen sequentie aan de hand van smeltpuntbepalingen.

Wil je meer uitleg over PCR’s, primers, smeltpuntbepalingen en alles hieromheen? Binnenkort geven we veel meer info hierover in Bekende hedendaagse toepassingen.