Getest en goedgekeurd: betaalbare toepassing van nieuwe technologie om DNA te sequencen

Een wilde bij van de familie van de Halictidae (foto: Alain Pauly, KBIN) boven een deel van zijn DNA-sequentie
21/12/2018
Getest en goedgekeurd: betaalbare toepassing van nieuwe technologie om DNA te sequencen
post by
Siska Van Parys

Wetenschappers van ons Instituut en het Koninklijk Museum voor Midden-Afrika (KMMA) hebben met succes een techniek toegepast die het mogelijk maakt om tegen een relatief lage kostprijs DNA van grote aantallen specimens te verzamelen. Goed nieuws voor onderzoekers van instituten met grote collecties, die zoveel mogelijk exemplaren willen vergelijken.

Het analyseren van het DNA van verschillende diersoorten kan ons meer vertellen dan wat we zouden leren door simpelweg naar hun morfologie te kijken. Dit is van grote waarde voor taxonomen, wetenschappers die soorten beschrijven en classificeren, bijvoorbeeld voor het bestuderen van soorten die nauwelijks van elkaar onderscheiden kunnen worden op basis van hun uiterlijk. Dankzij de technologische vooruitgang is het hele genoom van een organisme sequencen tegenwoordig geen sciencefiction meer - als het niet steekt op een paar duizend euro. Taxonomen bestuderen vaak meerdere organismen en het hele genoom van ze allemaal sequencen wordt al snel onbetaalbaar. Bovendien hebben ze vaak slechts een paar specifieke stukjes genoom nodig en zou het volledige genoom sequencen een nutteloze kost zijn. Dus, ondanks de beschikbaarheid van die geavanceerde technieken, doen ze het vaak nog steeds op de ‘ouderwetse’ manier, met behulp van 'Sanger sequencing'. Bij deze traditionele techniek wordt per specimen slechts één relatief kort DNA-fragment - ook wel een "DNA-barcode" genoemd - gesequenced, met een lage beginprijs. Wetenschappers hebben recent echter nieuwe manieren gevonden om de geavanceerde sequencingtechnologieën aan te passen, zodat ze ook kunnen worden gebruikt om enkel de genen van interesse aan te pakken en dus goedkoper zijn om veel specimens te analyseren.

Zoals een boek lezen

Het JEMU-team van de KBIN en het KMMA hebben dit getest op een groep wilde bijen. ‘Wat we hier hebben gedaan, is evalueren in welke situatie welke methode het voordeligst is.’ Zegt Gontran Sonet, een van de onderzoekers van het team. We hebben de traditionele Sanger sequencing vergeleken met een op maat gemaakt protocol van een meer geavanceerde methode, genaamd NGS of 'Next-Generation Sequencing'. Hij vergelijkt het met het lezen van de zinnen van een boek, waarbij het boek het hele genoom van een individu is en een zin één DNA-fragment: 'Met de Sanger-methode kun je maar één zin per keer lezen. Elke zin kost ongeveer 10 euro. NGS kan echter een heel boek tegelijk lezen. Logischerwijs is dit ook duurder: enkele duizenden euro's per boek. Het principe van het aangepaste protocol dat we hebben gebruikt, is dat je in plaats van het hele boek specifieke zinnen kiest om te lezen, dus net als bij de Sanger-methode. Het grote verschil is dat je met Sanger de zinnen een voor een leest, terwijl je met NGS alle zinnen tegelijk leest, in parallel. Je kunt een miljoen keer meer DNA lezen met één ronde NGS dan met één ronde Sanger sequencing. Als je dus veel DNA van veel organismen moet lezen, wordt de aangepaste NGS-methode de goedkoopste optie. Deze werd kostenefficiënter dan Sanger vanaf er meer dan vijf sequenties van meer dan 100 organismen moeten worden gelezen. ‘Deze aanpak geeft ons de flexibiliteit om ons te richten op de genen die we echt willen bestuderen', besluit Sonet.

Evolutionaire geschiedenis

Het protocol op maat is een extra hulpmiddel om de taxonomen van het instituut te ondersteunen in hun onderzoek. Sonet en zijn collega's geven in hun paper ook richtlijnen voor wetenschappers om in hun geval de meest geschikte en kosteneffectieve techniek te kiezen. Het JEMU-team heeft bewezen dat dit aangepast protocol kan worden gebruikt om tegen een relatief lage kostprijs een aantal interessante wetenschappelijke vragen te onderzoeken. ‘Met de verkregen resultaten konden we onze kennis over de evolutiegeschiedenis van deze groep bijen verbeteren en tegelijkertijd de aanwezigheid van een intracellulaire bacterie onderzoeken’, aldus Massimiliano Virgilio, een andere onderzoeker van het team. Deze studie kon bevestigen dat deze bacterie, Wolbachia genaamd, vaak voorkomt in deze familie van wilde bijen.

De studie werd gepubliceerd in het tijdschrift Apidology.

 

Deze studie werd geïnitieerd door de Joint Experimental Molecular Unit (JEMU), een geïntegreerde onderzoeksinfrastructuur gefinancierd door Belspo en ondersteund door het KBIN, het KMMA en de FWO (Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek-Vlaanderen) 'Belgian Network for DNA barcoding' (BeBoL). JEMU doet onderzoek naar natuurhistorische collecties op het gebied van moleculaire systematiek, DNA-barcodering, biologische classificatie en archivering van biologische specimens en monsters.

 

Abonneren op Royal belgian Institute for natural Sciences News
Go to top