Het epigenoom bepaalt welke genen in welke weefsels op welk moment actief zijn - iets wat het lichaam regelt door genen bijvoorbeeld te verpakken of ze juist open te vouwen. Welke genen verpakt of juist toegankelijk zijn, verschilt per weefseltype, maar kan ook veranderen door invloeden van buitenaf, zoals voeding en leefstijl. De epigenetische samenstelling van het genoom zorgt voor de vouwing van het DNA in de celkern en regelt welke delen van het DNA goed bereikbaar zijn en welke meer verpakt blijven. Verschure: “Het epigenoom speelt een belangrijke rol bij het creëren en behouden van cel-identiteit. Alle cellen hebben hetzelfde genetische materiaal, maar tijdens embryonale ontwikkeling rijpt elke cel uit tot een specifiek celtype (zoals een huidcel of spiercel). Iedere cel wordt als het ware geprogrammeerd door epigenetische informatie.”
Individuele cellen en technologische doorbraken
Ieder celtype heeft een eigen epigenetische opmaak waarbij bepaalde genen worden gebruikt en andere juist niet. Het is bekend dat een veranderde, ontspoorde epigenetische opmaak verschillende ziektes kan veroorzaken. Een cel is dan als het ware zijn identiteit kwijt. Verschure: “Mijn onderzoek richt zich op het ontstaan van die veranderlijkheid in individuele cellen, het moment dat de ene cel zich epigenetisch gaat onderscheiden van de andere. Op moleculair niveau lijkt ieder gen een unieke ‘timing’ te vertonen. Technologische doorbraken zoals innovatieve technieken om het genoom epigenetisch te veranderen geven veel nieuwe mogelijkheden om epigenetische dynamiek in individuele cellen te onderzoeken”.
Veranderlijk epigenoom
De epigenetische samenstelling van het genoom staat onder invloed van omgevingsfactoren. Voorbeelden hiervan zijn voeding, straling en levensstijl. Verschure: “Denk aan de verhalen over eeneiige tweelingen die, ondanks hun identieke DNA, toch afwijken van elkaar.”
Verschure is op zoek naar oorzakelijke relaties tussen veranderingen in epigenetische vouwing en wat er vervolgens gebeurt in de cellen. Vooral hoe het kan dat ‘buur’ cellen van elkaar gaan verschillen heeft haar interesse. Verschure: “Hoe kan het dat één cel net een beetje verandert en daardoor misschien volledig ontspoort en uitgroeit tot een tumorcel? Naast genetische veranderingen speelt het epigenoom een belangrijke rol in variatie tussen ‘identieke’ cellen van een celtype. Deze kennis is belangrijk voor het ontwikkelen van medische behandelingen. Misschien kunnen we ingrijpen op de oorspronkelijke veranderingen in de epigenetische laag.”
Vele toepassingen
Verschure: “Als je kijkt naar gemiddelden van cellen dan valt de afwijkende cel niet op. In tumoren zie je tussen de cellen veel onderlinge verschillen. Hoogstwaarschijnlijk wordt hierdoor maar een gedeelte van de celpopulatie effectief behandeld.” Verschure coördineerde een internationaal consortium ‘EpiPredict’, waarin de rol van epigenetica centraal stond bij het ontwikkelen van ongevoeligheid voor de behandeling van hormoongevoelige borstkanker. Verschure: “Borstkankerpatiënten zijn goed te behandelen, maar na 5 tot 10 jaar wordt 30 tot 40% van hen resistent tegen de behandeling. We willen begrijpen welke epigenetische reprogrammering optreedt en indien mogelijk de cellen epigenetisch bijsturen”. Verschure is op dit moment bezig met een vervolgproject. Verschure: “We beogen responsiviteit van genen voor het aanbrengen van epigenetische veranderingen (met het CRISPR/Cas platform, Nobelprijs 2020) in kaart te brengen en als sleuteltechnologie verder te ontwikkelen. We richten ons hierbij niet alleen op epigenetisch bijsturen van ontregelde borstkanker en cellen die het immuunsysteem regelen, maar ook op huidcellen die door veroudering en UV-straling zijn veranderd en vanuit biotechnologische hoek op het maken van planten met nieuwe eigenschappen om klimaatveranderingen te overleven.“
Loopbaan
Verschure studeerde medische biologie aan de UvA. Ze deed promotieonderzoek naar kraakbeenafbraak bij reumatoïde artritis in Nijmegen bij het Radboudumc. Daarna werkte ze als gastonderzoeker met fellowships in Amerika. Ze ontving verschillende prestigieuze beurzen (NWO-PULS, -Vidi, -Meervoud, KNAW) waarmee ze haar eigen onderzoeksgroep startte. Verschure is intensief betrokken bij toonaangevende EU consortia, o.a. als coördinator van EU H2020 EpiPredict, werkgroepleider in COST Action International Nucleosome INC netwerk en ‘associate editor’ van Springer Nature journal ‘Epigenetic Communications’. Met haar leerstoel Functionele dynamiek van het epigenoom gaat Verschure fundamenteel onderzoek op de Faculteit der Natuurwetenschappen, Wiskunde en Informatica (FNWI) verbinden met de klinische toepassing op de Medische faculteit, Amsterdam UMC.
Tekst: Charlotte Nuijten
Foto: Kirsten van Santen
