DNA-onderzoek update voor dummies

Vernieuwde DNA-tests

De vernieuwde DNA-tests zijn voor veel genealogen een geweldig hulpmiddel in de genealogie geworden. Na inzenden van een wang uitstrijkje, kunt Uw bloedverwantschap  vaststellen alsook van een potentiële verwant zijn DNA bekend is. Bovendien kunt bloedverwanten op sporen waarvan al eerder DNA onderzoek is verricht en die in een of andere database zijn opgeslagen. Bij veel laboratoria krijgt u op basis van uw DNA-onderzoek diverse matches aangereikt die mogelijk tot uw kwartierstaat  behoren. Hoe verder deze matches van uw verblijfplaats wonen des te geringer is de kans dat een reële bloedverwantschap bestaat Op basis van de testresultaten ontvangt u bovendien een overzicht met een procentuele uitsplitsing van uw etnische herkomst, bijvoorbeeld 89% west europees en 11% Turks.

In dit wattenstaafje zit voldoende celmateriaal dat voor DNA-analyse kan worden gebruikt, een procedure die tamelijk ingewikkeld is maar die dankzij moderne geautomatiseerde technieken nu ook  voor de doorsnee genealoog betaalbaar zijn.

Door moderne technieken is het vroegere DNA-onderzoek verouderd, al heeft het klassieke onderzoek van het Y-DNA nog wel toepassing bij de vaststelling van de paternale bloedverwantschap. Men moet er op rekenen dat ook deze methode in de toekomst in onbruik zal geraken.  Hetzelfde geldt ook nog voor het onderzoek van het Mtdna dat nog steeds wordt toegepast voor het achterhalen van de maternale stamlijn. Zoals bekend wordt dit Mtdna uitsluitend via de moederlijke eicel doorgegeven. Het sperma bevat geen MtDNA.

Sinds enkele jaren wordt het gehele DNA van een persoon onderzocht, dat men gewoonlijk met At-DNA aanduidt. Dat At slaat op het onderzoek van 22 niet- geslachtsgebonden chromosome (dus het totale DNA zonder zonder dat het DNA van het Y chromosoom of het X chromosoom. Tegenwoordig is het steeds meer  gebruikelijk om naast de standaard At-DNA -analyse, tevens de geslachtschromosomen Y en X bij dit At-onderzoek te betrekken. Bij sommige aanbieders wordt daarnaast ook nog tegelijkertijd het Mt-DNA onderzocht. Bij enkele DNA-bedrijven worden dan ook niet meer separaat Mtdna en Y-DNA tests aangeboden

Verloop DNA-onderzoek

Hoe verloop in eenvoudige bewoordingen het DNA-onderzoek. Allereerst wordt uit het celmateriaal, het DNA-geïsoleerd.  Dit is gewoonlijk maar heel weinig. Vandaar dat men dit DNA moet vermeerderen om het DNA-onderzoek te kunnen doen. Dit proces van vermeerdering  wordt PCR (polymerase chain reaction) genoemd.Dit proces bestaat uit drie stappen: (1) DNA- denaturatie (het dubbelstrengig DNA wordt gesplitst in 2 enkelvoudige DNA-ketens, (2) De DNA-Hybridisatie (het proces van DNA vermeerdering en (3) de  verlenging. Het proces waarbij de losse DNA fragmenten na de hybridisatie weer tot ketens worden samengesteld.

Voor het verdere DNA onderzoek gebruikt men tegenwoordig een DNA-chip. Overwegend zijn dit varianten en aanpassingen van de Illumina Omni-express GSA chip. Daarmee kan men afhankelijk van het type chip tussen de 600.000 en 700.000 SNPs   analyseren. De SNP is een enkelvoudige afwijking in de DNA streng, een veel voorkomend afwijkend plekje op de DNA-streng dus, eenvoudig gesteld een veel voorkomende drukfout in een boek. Men kiest dus bij voorkeur die SNPs waarvan bekend is dat ze bij veel mensen verschillen.  De laatste jaar werd een nieuwe chip gelanceerd. De door Thermo Fisher Scientific toegepaste chip Sirius lijkt in hoge mate configureerbaar en zou, met behulp van de UK Biobank-versie ervan als een referentie, waarschijnlijk ten minste zo’n 821.000 markers testen,De “Sirius”, Axiom-chip bevat geteste loci voor: 759.757 autosomale SNPs ; 34,216 Y-chromosoom-SNPs; 15,227 X-chromosoom SNPs en 3.982 mtDNA SNPs . De Axiom myDesign GW-array zou tot 1,3 miljoen SNPs kunnen testen, afhankelijk van hoe deze is geconfigureerd.

Wat is een DNA-chip

De DNA chip bestaat uit een plaatje waarin veel micro-holletjes voorkomen. In ieder holletje zit een SNP-fragment.  Het verkregen DNA van de proefpersoon wordt in contact gebracht met de microchip. Daarna zullen bepaalde SNPs in de DNA-oplossing van de onderzochte persoon zich aan complementair aan de SNP in de holletjes kunnen binden.  De holletjes waaraan zich het complementaire enkelvoudige base van de SNP hecht worden met rode fluericine gekleurd, de nog vrije ongebonden, met groene fluorescerende verf. We krijgen dan een chip die er schematisch zo uit ziet. In werkelijkheid zijn dat tussen de 600.000 en 700.000 stippen.Deze chip kan vervolgens met behulp van speciale software worden uitgelezen,. Het bestand met de gevonden DNA-sequentie wordt in de navolgende fase gebruikt: de computationele analyse.

Computationele analyse

Na de genotypering wordt de digitale output van de computer van de chips gescand. Binnen elk chromosomenpaar is één chromosoom doorgegeven door de moeder en één door de vader. De genotypering technologie waarmee uw DNA wordt geanalyseerd, bepaalt voor iedere SNP welke genotypes u van uw ouders hebt overgeërfd maar bepaalt niet welke groepen varianten van een bepaalde ouder zijn overgeërfd. Dit lossen we op door te faseren. De van iedere ouder overgeërfde varianten worden in twee aparte groepen samengevoegd – een groep met moederlijke varianten en een groep met vaderlijke varianten. Na de fasering volgt de imputatie om de SNPs af te leiden die we in de genotypering test niet hebben uitgelezen. De imputatie van DNA is vergelijkbaar met het lezen van een zin waarin sommige letters ontbreken. De kans is groot dat men de ontbrekende letters uit de rest van de zin kunt gissen. Niet alle DNA-testers lezen dezelfde SNPs uit. Om DNA-matches te vinden voor personen die verschillende DNA-bedrijven hebben gebruikt, is het belangrijk om de SNPs af te leiden die niet werden uitgelezen, voordat de resultaten worden vergeleken.

Vervolgens gebruikt men algoritmen om uw etniciteit schatting en uw lijst met DNA-matches op te stellen. Voor uw etniciteit schatting worden uw varianten vergeleken met modellen van diverse etniciteiten. Vervolgens maakt men een rapport met een uitsplitsing van de percentages van uw DNA die met de verschillende modellen overeenkomen. Voor uw lijst met DNA-matches worden uw DNA-segmenten vergeleken met die van alle anderen in de beschikbare DNA-database, (die grotelijks verschilt bij de verschillende aanbieders)  om vergelijkbare sequenties te vinden die aangeven dat een bepaald segment waarschijnlijk is overgeërfd door twee of meer mensen met een of meer gemeenschappelijke voorouders.

DE etniciteit voorspellen

Om te ontdekken waar je vandaan komt, vergelijken we je DNA met het DNA van mensen met een bekende oorsprong uit de hele wereld. Uit deze groep mensen wordt ons  DNA-referentie panel gevormd. Zie als voorbeeld https://support.ancestry.com/s/article/DNA-Reference-Panel?r=7&ui-force-components-controllers-recordGlobalValueProvider.RecordGvp.getRecord=1. We berekenen uw etniciteit schatting met een wetenschappelijk model dat meerdere kwaliteitscontroles en een berekening van statistische variabiliteit omvat die bekend staat als het bereik .

Het AncestryDNA®-referentie panel  bijvoorbeeld is een database met meer dan 16.000 DNA-profielen  van mensen die geselecteerd zijn vanwege hun diepe regionale wortels en gedocumenteerde stambomen. Om de etnische afkomst te bepalen, onderzoekt men het DNA op meer dan 700.000 locaties en bepaalt op basis  daarvan hoeveel etniciteit met deelt met de mensen uit het referentie panel in elke regio.

Naast het genereren van de meest waarschijnlijke schatting voor een bepaalde etniciteit en dat in uw DNA-verhaal te plaatsen, genereert ons algoritme 1000 waarschijnlijke schattingen met behulp van de kansen die zijn opgedaan bij het vergelijken van uw genetische gegevens met ons referentie panel. We gebruiken deze 1.000 waarschijnlijke schattingen, De manier waarop we het bereik berekenen, is uiteraard afhankelijk van de regio en van de waarde van uw meest waarschijnlijke schatting.

Reacties naar: jw.koten@hccnet.nl