Twee meter DNA per cel

Alle levende wezens zijn opgebouwd uit cellen. Een cel is het kleinste deeltje dat zelfstandig kan groeien en zich vermenigvuldigen. Het lichaam van een volwassen mens telt zo'n 10.000 miljard cellen, die elk 0,01 tot 0,1 millimeter groot zijn.

In de cellen bevindt zich de celkern, met een doorsnede van ongeveer 0,01 millimeter. De celkern bevat de dragers van de erfelijke eigenschappen, de chromosomen. Daarvan heeft de mens er 23 paar (46). Van elk paar is één chromosoom afkomstig van de moeder, de andere van de vader.

De chromosomen zijn opgebouwd uit langgerekte moleculen, het DNA. Om een indruk te geven van de hoeveelheid DNA in één menselijke cel: al die 46 stukken DNA van een cel achter elkaar vormen een draad van 2 meter lang.

Elk chromosoom is opgebouwd uit een reeks genen. Een eigenschap als blauwe of bruine ogen wordt bepaald door een of meerdere genen. De aanleg voor die eigenschappen is voor de helft afkomstig van de moeder en de andere helft van de vader. Al die chromosomen samen bevatten zo'n 100.000 genen, die allemaal in elke cel voorkomen.

Eigenschappen kunnen veranderd worden door te 'sleutelen' aan de genen of lichaamsvreemde genen toe te voegen. Dit heet genetische manipulatie of modificatie. Als een plant of dier op deze manier erfelijk materiaal van een andere soort krijgt, is het een transgene plant of een transgeen dier. De plant of het dier krijgt zo eigenschappen van die andere soort. Een voorbeeld is stier Herman, die enkele jaren geleden in het nieuws kwam. De transgene stier heeft een stukje DNA in zijn erfelijk materiaal dat is nagebouwd aan de hand van het menselijk DNA. Zijn vrouwelijke nakomelingen maken als gevolg daarvan in hun melk het menselijke eiwit lactoferrine.

Klonen
Het woord kloon is afkomstig uit het Grieks en betekent in feite stekje of twijgje. Met de techniek van het klonen, ook wel kloneren genoemd, ontstaan genetisch identieke kopieën van individuen. Klonen –ook wel: ongeslachtelijke voortplanting– is heel algemeen in de plantenwereld, bijvoorbeeld het vermeerderen van planten via stekken of knollen, maar zeldzaam in de dierenwereld.

Er zijn twee manieren om te klonen. De 'klassieke' techniek, die al in de jaren '80 werd uitgevoerd, is embryosplitsing. Dat is een kunstmatige manier om eeneiige meerlingen te maken: een embryo in een heel jong stadium wordt in twee tot acht delen gesplitst. Na implantatie in draagmoeders groeien die delen uit tot evenzoveel identieke wezens, klonen.

Het schaap Dolly, dat nu precies een jaar geleden in het nieuws kwam, ontstond door een geheel nieuwe kloontechniek. Het unieke van deze wijze van klonen is dat de onderzoekers startten met gedifferentieerde cellen. Dat zijn cellen die zich al hebben gespecialiseerd tot een bepaalde taak, bijvoorbeeld tot bloedcel of spiercel. Het meeste DNA is niet meer actief. Dat is anders dan in voortplantingscellen, die zijn niet gespecialiseerd en daarin is al het DNA actief, zodat de cellen in staat zijn om uit te groeien tot een embryo. Door gedifferentieerde cellen op een hongerdieet te zetten is het niet-actieve DNA weer leesbaar en gedragen ze zich als het ware als voortplantingscellen.

Bij Dolly haalden de Schotse onderzoekers de celkern uit een borstkliercel van het moederschaap. Deze kern werd geplaatst in een eicel van een ander schaap waar het erfelijk materiaal, het DNA, eerst uit verwijderd was. Deze techniek kreeg de naam kerntransplantatie. Na een paar dagen implanteerde men dat embryo in een draagschaap. Het groeide uit tot een kopie van het eerste moederschaap.