Informatie

Doe-het-zelf opslag van DNA-monsters van familie voor toekomstig gebruik (bijv. medisch)


Ik heb een vraag waarop ik geen begrijpelijk antwoord van Google heb gekregen en ik ben geen expert op dit gebied, dus mijn verzoek is of u mij praktisch en relatief eenvoudig te volgen advies kunt geven.

Met het oog op de doorbraken in het DNA-onderzoek en alle verwachte toepassingen in de geneeskunde in de nabije toekomst, ben ik bereid een opslag van de DNA's in mijn familie (bijv. 20-30 mensen, sommigen op zeer hoge leeftijd) op te bouwen. Het gebruik is misschien niet voor klonen :) maar eerder voor bijvoorbeeld het in kaart brengen en opsporen van specifieke erfelijke genen wanneer dergelijke diensten meer beschikbaar komen voor het grote publiek; en dus waarschijnlijk helpen met een gepersonaliseerd medicijn voor iemand, of genoomproblemen vinden, en ze waarschijnlijk op een gegeven moment kunnen 'uitzetten'.

Is er een manier waarop ik cellen kan extraheren (dwz van de binnenkant van de wang, of haren), en ze een paar decennia kan bewaren met behoud van het DNA (bijvoorbeeld door ze in een vriezer te plaatsen bij -18C of in een andere oplossing)? Ik heb alleen algemene kennis op dit gebied, dus excuses als de voorbeelden dwaas zijn, maar ik neem aan dat u mijn punt begrijpt.

Ik zou het op prijs stellen als u praktische instructies geeft als: "u koopt 500 ml van de chemische stof xx"; of "mix 150ml xx en 200ml zz", zodat ik en iedereen die het idee aantrekkelijk vindt, kan volgen. Ps-hoe lager de kosten van de procedures, hoe beter (ik vond enkele persoonlijke "dna-kluizen" die enkele '000$ kosten).

Bedankt voor uw begrip!


Als je toegang hebt tot een laboratorium (of op zijn minst een centrifuge en pipetten) en wat laboratoriumervaring hebt, kun je het DNA uit de cellen halen, wat veel gemakkelijker te bewaren is. Er zijn een aantal commerciële DNA-extractiekits beschikbaar die gemakkelijk te vinden zijn op Google en online te bestellen zijn. Ik wil geen bepaald merk promoten, maar ik heb meestal DNEasy van Qiagen gebruikt (eigenlijk gewoon omdat ik dat gewend ben). Alle stapsgewijze instructies zitten in de kit en alle reagentia zitten ook in de kit, met uitzondering van 100% ethanol, die gemakkelijk te verkrijgen zou moeten zijn.

Als je veel ervaring hebt met moleculair biologie en toegang hebt tot een volledig laboratorium met een zuurkast en geschikte veiligheidsinstallaties, kun je een handmatige extractie proberen met trizol of fenol-chloroform. Dit zou iets goedkoper zijn, maar gezien de toxiciteit van deze middelen zou ik dit niet voor u aanbevelen. Het klinkt echt niet alsof je deze bronnen tot je beschikking hebt.

Zodra je het DNA hebt geëxtraheerd, kun je het verdunnen in Tris-EDTA of de elutiebuffer die in de kit zit. Geëxtraheerd DNA kun je meerdere jaren bewaren in een gewone koelkast (4C). Als u tientallen jaren wilt bewaren, wilt u misschien ruimte huren in een vriezer van -80 ° C, maar dit zou duurder zijn. Een koelkast is misschien precies wat u zoekt. Je moet oppassen dat deze koelkast een noodstroomvoorziening heeft.

Ik moet duidelijk zijn dat hoewel het extraheren van DNA de gemakkelijkste manier is om dit te doen voor iemand met ervaring, je het niet moet proberen als je niet weet wat je doet. Sommige van deze reagentia zijn gevaarlijk en u zult waarschijnlijk de monsters die u van uw familieleden hebt genomen, verpesten en uiteindelijk helemaal geen DNA meer hebben. Veel geluk!


Dus cryopreservatie zou de langetermijnmodus van opslag zijn, en je zou zoiets doen als je monster opslaan in een cryonische vriezer die wordt geleverd met vloeibare stikstof bij -196C. Cellgro geeft hier enkele aanbevelingen voor cryopreservatie. Houd er rekening mee dat cryonische vriezers doorgaans prijzig zijn, maar in grote lijnen is het idee dat u uw cellen op de juiste temperatuur en in de juiste media moet houden. De bron die ik je gaf geeft suggesties voor media, DMSO als cryoprotectant en een eiwitbron om de cellen tijdens het proces te beschermen. Houd er ook rekening mee dat er herstelproblemen zijn met cryopreservatie. Er zijn enkele gegevens die erop wijzen dat reactieve zuurstofsoorten en apoptose-mechanismen het DNA beschadigen/fragmenteren in cellen die dat soort bevriezing hebben ondergaan (1, 2, 3). Deze artikelen hebben voornamelijk betrekking op het bewaren van sperma.


DNA verdund in water bij -20C kan je heel lang bewaren. Het enige probleem met thuisopslag is het type vriezer dat de meeste huishoudens hebben. Deze worden standaard geleverd met een ontdooifunctie, die de vriezer ontdooit om de ijsophoping te verwijderen ... Dit zou de stabiliteit van het DNA op lange termijn beïnvloeden. Het hebben van een piepschuimdoos om de monsters te beschermen, kan echter de temperatuurstijging rond uw DNA dempen.

Wat betreft de doe-het-zelf-extractie, de meeste extractiemethoden gebruiken chloroform of chaotrope zouten... die zijn zeer giftig en gevaarlijk. Een "vuile" extractie zou de beste aanpak zijn. Je zou nog steeds een centrifuge, NaOH, EDTA en Tris Base nodig hebben voor een heel eenvoudige benadering (1). Het protocol waarnaar wordt verwezen is voorgeschreven voor knaagdierweefsel, maar kan worden toegepast op kleine huidschilfers of buccale frottis (niet dat ik aanbeveel de huid van uw familieleden te scheuren...).

Voor de verschillende reagentia verkoopt Sigma-Aldrich pure chemicaliën, maar ik heb geen idee of er gegevens op hun website te koop zijn.

(1) http://jaxmice.jax.org/support/genotyping/dna-isolation-protocols.html


In grote lijnen eens met de andere antwoorden, maar een beetje verduidelijking. Het komt erop neer dat DNA eigenlijk een heel stabiel molecuul is - het is tenslotte geëvolueerd om het te zijn! Dus ervan uitgaande dat uw hoofddoel is 'genoeg DNA te bewaren dat u genomen en/of epigenomen kunt lezen'*, zijn de belangrijkste vereisten voor opslag lage en constante temperaturen. Oude DNA-onderzoeken verzamelen bijvoorbeeld regelmatig gedeeltelijk DNA, en zelfs hele genomen, van organismen, inclusief mensen, die duizenden jaren oud zijn. De sleutel hier is temperatuur stabiliteit.

Dus met dat in gedachten:

1) Ik zou twee monsters bewaren, een DNA-extractie** en wat heel weefsel. Dit kan een wanguitstrijkje betekenen, wat bloed, zoiets. Er is veel materiaal. Tanden zijn best goed, als die op je pad komen!

2) 'Cryo'-dingen (althans in het VK) zouden worden opgevat als 'erg koud, iets dat met cryonics te maken heeft, en in het algemeen gericht op het behoud van het hele leven enz.'. Dit valt ver buiten het bereik van het OP, zelfs als je het eens bent met de (controversiële) beweringen die beoefenaars maken.

3) Kan dat niet genoeg benadrukken huishoudelijke diepvriezers redden het niet. Over het algemeen kun je veel te dure laboratoriumkits DIYbio / hacken (waterbaden, gels, zelfs PCR-machines kunnen tot op zekere hoogte worden aangeboden) maar zoals hierboven vermeld, zal de huishoudelijke kit periodiek ontdooien (zelfs ervan uitgaande dat u een UPS hebt om te beschermen tegen stroomuitval) en die temperatuurschommelingen zullen versnipperen je DNA.

4) Een laatste gedachte, rekening houdend met het feit dat 100 jaar oud DNA op -4 jaar waarschijnlijk in betere staat zal zijn dan 20 jaar oud DNA op -80 met periodieke opwarming: u woont toevallig niet in de buurt van een gletsjers, jij ook? Want dan kun je net zo goed een bio-tijdcapsule maken: de ultieme back-up! ;)

Hoe dan ook - veel geluk.


* Let op, de eenvoudigste manier om nu de genomen van uw familieleden te sequensen? Of wacht u tot de kosten dalen?

**De reden om zowel een volledig weefselmonster als het geëxtraheerde DNA te bewaren, is de volgende: hoewel geëxtraheerd DNA over zeer lange tijdsperioden waarschijnlijk stabieler zal zijn, zijn de huidige DNA-extracties geoptimaliseerd om goed te werken met de huidige DNA-sequencingtechnieken, maar kunnen toekomstige te remmen. Sommige van de gevestigde Tris-EDTA step /users/15594/jack vermeldingen zijn bijvoorbeeld gecontra-indiceerd voor Oxford Nanopore (MinION/PromethION) sequencing preps IIRC.


Op pagina 12 van deze pdf staat een eenvoudig protocol voor DNA-extractie uit speeksel. Je hebt alleen zeep en zout nodig om het te doen (het werkt zelfs zonder Chelex, maar je krijgt een betere DNA-kwaliteit als je het gebruikt). Voor dit protocol wordt een microcentrifuge gevraagd, die vind je op eBay voor nog geen 100 dollar. Als de maximale snelheid niet hoog genoeg is, kunt u altijd langer op een lagere snelheid centrifugeren. Ik heb het geprobeerd en het werkt.

Als je het DNA eenmaal hebt, kun je het tientallen jaren in een normale vriezer (-20) bewaren, maar ontdooi het niet en vries het meerdere keren opnieuw in, anders zal het verslechteren.


Samenvatting

Defecten van het mitochondriale metabolisme veroorzaken een breed scala aan menselijke ziekten, waaronder voorbeelden uit alle medische subspecialismen. Deze recensie actualiseert het onderwerp mitochondriale ziekten door een overzicht te geven van de belangrijkste recente ontwikkelingen op dit gebied. De factoren die van invloed zijn op overerving, onderhoud en replicatie van mtDNA worden besproken en het genotype-fenotype van mtDNA-aandoeningen is uitgebreid, met nieuwe inzichten in epidemiologie, pathogenese en de rol ervan bij veroudering. Recent geïdentificeerde nucleaire genmutaties van mitochondriale eiwitten omvatten mutaties van frataxine ataxie van Friedreich veroorzaken, ROZE1, DJ1 ziekte van Parkinson veroorzaken en POLG veroorzaakt infantiel mtDNA-depletiesyndroom, oftalmoplegie, parkinsonisme, mannelijke subfertiliteit en, in een transgeen muismodel, voortijdige veroudering. Mitochondriale defecten bij neurodegeneratieve ziekten zijn onder meer de ziekte van Parkinson, de ziekte van Alzheimer en de ziekte van Huntington. Een beter begrip van mtDNA-overervings- en mutatie-penetratiepatronen en nieuwe technieken voor mtDNA-modificatie bieden belangrijke vooruitzichten voor nauwkeuriger genetische counseling en effectieve toekomstige therapieën.


Hoe beoordeel je de staat van een product?

Al onze producten ondergaan een kwaliteitscontrole door ons voordat ze worden verkocht. We testen de functionele en fysieke staat van elk artikel grondig en geven het product een specifiek cijfer voordat we het verkopen. Ook inspecteren wij onze producten op ontbrekende accessoires en verpakkingsschade. Op basis van onze kwaliteitscontrole krijgt elk artikel een van de vier beoordelingen toegewezen om de algehele staat te beschrijven: "Als nieuw", "Zeer goed", "Goed" en "Acceptabel".


Hoe ziet het eruit?

Het opzetten en hosten van uw kamer ziet er ongeveer zo uit:

“Goed gedaan in de escape room! Onze tieners (Jr. hoge leeftijd) vonden het geweldig en het was heel gemakkelijk op te zetten. De puzzels waren interessant genoeg om de helpende volwassenen bezig te houden, en het kostte de perfecte hoeveelheid tijd. Bedankt voor een prachtig product!” – Meredith B.

“Ik heb vanavond een groep tienerroboticaclubleden verrast met je Science Lab Escape Room-spel. Geweldig werk op het spel. De kinderen hebben er echt van genoten. Absoluut de $ 25 waard. De aanwijzingen waren geweldig, de graphics waren geweldig, het thema was geweldig en je bond het hele spel mooi aan elkaar. Leuke touch met de aanwijzingen op de websites. Heel goed geschreven en doordacht. Instructies waren duidelijk en gemakkelijk te begrijpen. Ik geef je 5 sterren!” – Chris

“Onze Escape Room is heel goed bevallen! Ik denk dat ik een paar aanwijzingen een beetje te goed heb verborgen, maar voor het grootste deel hebben ze alles gevonden en zijn ze ontsnapt. Bedankt dat je er iets van hebt gemaakt dat een gewoon persoon kan samenstellen :)” – Laura H.

'Ik hield echt van het teambuilding-aspect en het plot was zo vermakelijk! Geweldige manier om tijd door te brengen met vrienden en familie.” – Brenn G.

“Bedankt voor het ontwerpen van zo'n geweldige escape room! Ik gebruikte het voor het verrassingsfeestje van mijn zus, en zij en al haar vrienden vonden het geweldig! Bedankt dat je dit een geweldige, gemakkelijke en stressvrije ervaring hebt gemaakt!” – Michaela E.

“We hebben afgelopen weekend de gemakkelijke versie uitgevoerd voor het 13e verjaardagsfeestje van onze dochter. Ze vonden het geweldig en ze ontsnapten in 47 minuten met een paar hints. Bedankt!” – John M.

“Mijn personeel vond de activiteit geweldig. Het was een geweldige teambuildingactiviteit en zoveel gemakkelijker dan proberen ze naar een andere stad te brengen voor een echte escape room.” – Jenna H.

“We hadden de eerste van drie dagen dat we vandaag de escape room doen voor de waarderingsweek voor medewerkers op het werk. Het was fantastisch! Iedereen vond het geweldig! Het was een groot succes en we zullen het volgend jaar waarschijnlijk weer doen.” – Becky A.

“Het was geweldig. Iedereen had plezier en het was makkelijk te organiseren. Ben benieuwd of je er nog meer zult maken!” – Terry B.

“Het ging super! Het feest was eigenlijk gisteravond voor een groep van 12-jarige meisjes. Ze wisten binnen precies een uur uit de kamer te ontsnappen en hadden slechts een beetje begeleiding nodig om ze op het goede spoor te houden. Het was heel goed doordacht en de instructies waren heel gemakkelijk te volgen. Veel zuiniger dan ze allemaal naar een Escape Room te brengen. Ik zal uw website ten zeerste aanbevelen aan vrienden.” – Megan P.

“Bedankt voor het geweldige spel! We vonden het fantastisch! Ik kocht het voor het verjaardagsfeestje van mijn 13-jarige dochter en het was een groot succes! Ze stonden erop dat ik de harde versie gebruikte, dus dat deed ik en gebruikte elke tip om het moeilijker te maken, maar verborg een paar extra hintkaarten voor hen. Ze gebruikten uiteindelijk 5 hintkaarten en waren in 56 minuten klaar, zelfs met haar 2-jarige zus in de kamer die probeerde te 'helpen'. Ik was geschokt dat ze in minder dan een uur klaar waren! Het was zeker een uitdaging, maar ze hadden veel plezier!” – Miranda W.

Lees hier meer recensies.

Vind ook een gedetailleerde recensie van Andy op zijn DIY Escape Room-blog.


Projectdoelen versus projectdoelen: zijn ze niet hetzelfde?

Lang antwoord: hoewel ze zich tot elkaar verhouden, dienen de doelen en doelstellingen verschillende doelen. Het doel is meestal een doel op hoog niveau dat door het bedrijf is vastgesteld en dat de onderliggende drijfveer is achter een project (en hoe ze het budget ervoor inzetten). Het doel is de gedetailleerde schets van het grote geheel van het project. Stel je een connect the dot-diagram voor, de doelen zijn de stippen, maar de doelen zijn de cijfers. De doelstellingen leiden u naar het eindresultaat van het project.

Hier zijn enkele voorbeelden van doelen versus objectieven:

Doel Doelen
Verbeterde leads Een toename van het aantal ingevulde formulieren met 5% in het eerste kwartaal.
KANTTEKENING:

Als je op een plek bent waar je doelen moet stellen voordat je doelen kunt stellen, volgen hier enkele geweldige tips voor projectmanagers over het stellen van doelen.


De sensor

CGM-systemen bestaan ​​uit drie hoofdonderdelen: de sensor zelf, die de glucoseconcentratie in het lichaam verandert in een elektrisch signaal, de zender, die de signalen conditioneert en codeert voor draadloze transmissie en de ontvanger, die een op zichzelf staande eenheid kan zijn of goed kan worden ingebouwd in een insulinepomp en geeft de huidige metingen en een grafiek van de glucosetrend van de afgelopen 24 uur weer.

De sensor is de sleutel tot het geheel. De chemie erachter is eenvoudig: een ultrafijne gouddraad is bedekt met glucose-oxidase, een enzym dat is afgeleid van de bacteriën Penicillium notatum. Dit enzym oxideert glucose tot D-glucono-1,5-lacton en waterstofperoxide. Het peroxide oxideert vervolgens op de gouddraad, wat resulteert in een stroom die evenredig is met de glucoseconcentratie in de interstitiële vloeistof. Deze stroom wordt door het systeem uitgelezen en gebruikt om een ​​schatting van de bloedglucoseconcentratie te berekenen op basis van een kalibratiecurve.

Maar hoewel de chemie eenvoudig is, maken menselijke biologie en productie-uitdagingen een praktische CGM-sensor moeilijk. Eerst en vooral moeten CGM-sensoren in de interstitiële vloeistof worden ingebracht en daar maximaal een week blijven (hoewel velen van ons dat aanzienlijk uitrekken om op sensoren te besparen). Als een vreemd voorwerp in het lichaam, zou een draad bedekt met eiwitten afkomstig van een bacterie rood vlees zijn voor het immuunsysteem, dat is ontworpen om precies dit soort vreemde indringers op te dweilen. Zonder enige vorm van bescherming zou het glucose-oxidase dat de sensor laat werken binnen enkele uren door het immuunsysteem worden vernietigd. Dit vereist speciale, gepatenteerde coatings over de sensor die glucose kunnen binnenlaten, maar voorkomen dat het immuunsysteem het enzym aanvalt, althans voor een tijdje.

De andere moeilijkheid betreft het hanteren van kleine componenten en het samenvoegen ervan tot een interface voor de zender die de signalen van de sensor digitaliseert en draadloos naar de ontvanger stuurt. De interface moet zowel een plaats bieden voor de zender om te paren als een manier om wekenlang betrouwbaar aan de huid te hechten zonder enige vorm van contactdermatitis of andere bijwerkingen te veroorzaken. De sensor moet ook worden gekoppeld aan een soort introducer, een dikkere injectienaald waar de fijne, slappe sensordraad doorheen kan, zodat deze kan worden ingebracht zonder te buigen. Het voltooide samenstel moet natuurlijk ook worden gesteriliseerd, dus het moet bestand zijn tegen de ontberingen van bestraling, de meest gebruikelijke methode voor het steriliseren van medische hulpmiddelen.


Wetenschappelijke grenzen in ontwikkelingstoxicologie en risicobeoordeling (2000)

Genen zijn de fundamentele eenheden van erfelijkheid, en het genoom is het geheel van genen van het organisme. Het genotype is de unieke verzameling van alle genen van het individuele organisme. Op een complexe manier bepaalt het genotype het fenotype, dat het geheel is van alle eigenschappen van het uiterlijk, de functie en het gedrag van het organisme. Van genen is nu bekend dat ze deoxyribonucleïnezuur (DNA) sequenties zijn waaruit ribonucleïnezuur (RNA) wordt getranscribeerd. De transcripten van de meeste, maar niet alle, genen worden vervolgens vertaald in eiwitten, die zijn samengesteld uit aminozuursequenties en die de meeste celfuncties vervullen dankzij hun katalytische activiteit en de interacties die plaatsvinden op hun specifieke bindingsplaatsen. Daarom is het gen vereist voor een fenotypische eigenschap, omdat het codeert voor een eiwit dat betrokken is bij het genereren van de eigenschap.

Het is niet precies bekend hoeveel genen het menselijk genoom bevat, maar schattingen lopen uiteen van 61.000 tot 140.000 (Dickson 1999 Dunham et al. 1999). Ter vergelijking: de nematode Caenorhabditis elegans heeft 19.000 genen. Bij mensen codeert slechts 5% van het DNA van het genoom daadwerkelijk voor eiwitten. De rest dient ofwel als regulerende sequenties die de omstandigheden specificeren waaronder een gen zal worden getranscribeerd, als introns (sequenties die worden getranscribeerd maar niet getranslateerd), of als spacer-DNA met een nog onbekende functie. Elk gen bevindt zich op een bepaalde plaats op een chromosoom en in de diploïde fase van de levenscyclus van mensen en andere metazoa zijn er twee chromosomen met die genplaats in elke kern. Deze twee genkopieën worden allelen genoemd. Vooral relevant voor dit rapport, zijn er veel variante allelen van elk gen ontstaan ​​tijdens de menselijke evolutie, en verschillende allelen geven vaak kleine of grote verschillen in een bepaald kenmerk van het organisme, wanneer leden van een populatie worden vergeleken.

In dit hoofdstuk beschrijft de commissie de terreinen van de menselijke genetica en genomics. De rol van moleculaire epidemiologie bij het detecteren van ontwikkelingstoxische stoffen wordt besproken, evenals de moeilijkheden bij het detecteren van complexe genotype-omgevingsinteracties.

GENOTYPE, FENOTYPE EN MULTIFACTORIALE OVERERFING

In zijn klassieke experimenten uit het midden van de negentiende eeuw koos Gregor Mendel (1865) de erwtenplant (Pisum sativum) om de segregatie en het assortiment van deeltjesdeterminanten van fenotypische eigenschappen te bestuderen. Hij had het geluk om verschillende eigenschappen te kiezen, die elk werden gecontroleerd door een enkele genetische locus. De allelen op elke locus werkten, wanneer ze werden geërfd, op een dominante of recessieve manier, en hun werking werd onder zijn testomstandigheden niet significant beïnvloed door andere genen of door omgevingsfactoren. Daarom observeerde hij precieze en interpreteerbare wiskundige verhoudingen voor de fenotypes van de nakomelingen in elk kweekexperiment. Kenmerken van het fenotype die zulke gemakkelijk te interpreteren overervingspatronen vertonen, worden eenvoudige of Mendeliaanse eigenschappen genoemd, en deze worden over het algemeen bepaald door een enkele genetische locus.

De relatie tussen genotype en fenotype is echter bijna altijd erg complex. Zelfs als wetenschappers een bepaald gen beschouwen en de specifieke allelvorm ervan kennen, is het effect ervan op het fenotype vaak onderhevig aan een of beide van twee variabelen: (1) de verschillende allelen van verschillende andere belangrijke en modificerende genen in het genoom van het organisme, en (2 ) verschillende omgevingsomstandigheden. Dergelijke eigenschappen vertonen een multifactorieel patroon van overerving (ook wel complexe of niet-Mendeliaanse overerving genoemd) en worden complexe eigenschappen of multiplex fenotypes genoemd (voor een recent overzicht, zie Lander en Schork 1994). Multifactoriële overerving komt veel vaker voor dan eenvoudige overerving. Dergelijke eigenschappen omvatten de interactie van twee of meer genen (een polygene eigenschap). De genen kunnen op een kwantitatieve en additieve manier bijdragen aan de fenotypische eigenschap (bijv. EEN, B, en C kan respectievelijk 20%, 30% en 50% bijdragen aan een eigenschap zoals geboortegewicht). Deze genen worden &ldquoquantitative trait loci&rdquo genoemd, en genetische methoden voor het analyseren van hun bijdragen zijn krachtig. allelen van de BRCA1 gen lijkt bijvoorbeeld ongeveer 5% bij te dragen aan het algehele risico op borstkanker (voor een overzicht, zie Brody en Biesecker 1998), maar verschillende andere bijdragen, waarvan analytisch wordt aangenomen dat ze bestaan, zijn nog niet geïdentificeerd. Nog complexere overervingspatronen kunnen worden herleid tot meerdere genen die op niet-additieve manieren werken. Gescheiden allelen zijn mogelijk niet dominant of recessief. Ten slotte kan een gen onvolledige penetrantie vertonen (slechts enkele leden van de populatie vertonen de eigenschap) of variabele expressiviteit (leden van de populatie variëren in de omvang van de eigenschap) of beide.

Andere eigenschappen kunnen worden gewijzigd door de omgeving. Dergelijke eigenschappen zijn helemaal niet ongebruikelijk en kunnen overlappen met polygene eigenschappen. Studies in modelorganismen, zoals de fruitvlieg Drosophila melanogaster, hebben lang aangetoond dat het effect van een gen op een eigenschap kan worden gewijzigd door extrinsieke factoren als temperatuur, chemie

calorieën, voeding en drukte. Genetici die bijzonder geïnteresseerd zijn in evolutie hebben betoogd dat interacties tussen genen en omgeving zo alomtegenwoordig en belangrijk zijn dat men niet moet spreken van een "fenotypische eigenschap" van het organisme, maar van zijn "reactienorm", wat een reeks fenotypen is die door een individueel genotype worden geproduceerd wanneer het wordt blootgesteld aan verschillende omgevingsomstandigheden (Stearnes 1989). De relatie tussen genotype, omgeving en fenotype, die soms de gen-omgevingsinteractie wordt genoemd, kan worden uitgedrukt als

Genotype + Omgeving &rarr Fenotype.

Hoewel multifactoriële overerving vervelend is voor genetici, beschrijft het de meeste menselijke erfelijke ziekten en vrijwel alle vatbaarheden. Zoals vermeld in hoofdstuk 2 volgt mogelijk ongeveer 25% van de ontwikkelingsstoornissen bij de mens multifactoriële overerving. Mensen en proefdieren zijn notoir heterogeen in hun reacties op medicijnen of milieuverontreinigende stoffen. De voorkeursverklaring op dit moment is dat de heterogeniteit een combinatie is van de heterogene blootstellingsomstandigheden (extrinsieke omstandigheden) en heterogene genotypen voor gevoeligheid (intrinsieke omstandigheden). Voorbeelden van blootstelling plus gevoeligheid zijn de leeftijd waarop longkanker ontstaat bij sigarettenrokers of de kans op astma als gevolg van stedelijke vervuiling. De relatie tussen genen en omgeving wordt in de ontwikkelingstoxicologie verder vertroebeld door de noodzaak om rekening te houden met het genotype van zowel de moeder als het embryo of de foetus, hoe en waar een toxische stof wordt gemetaboliseerd en het ontwikkelingsstadium waarin een toxische stof de placenta passeert. Interacties tussen genen en omgeving zijn duidelijk relevant voor de moleculaire epidemiologie en ontwikkelingstoxicologie.

POLYMORFISMEN

Een polymorfisme duidt op de aanwezigheid van twee of meer allelen van een bepaald gen binnen een populatie van organismen, waarbij het minderheidsallel aanwezig is bij een genfrequentie van ten minste 1% (Hartl en Taubes 1998). Die frequentie is een enigszins willekeurige grens die is vastgesteld door populatiegenetici en minderheidsallelen met een nog lagere frequentie worden "ldquorare allelen" genoemd. In overeenstemming met de Hardy-Weinberg-verdeling (p 2 + 2pq + q 2 ) voor twee allelen op een enkele locus, het minderheidsallel is aanwezig met een genfrequentie van 1%, het is dan in heterozygote vorm aanwezig in ongeveer 2% van de leden van die populatie en in homozygote vorm in 0,01% van de populatie.

Wat de frequentie ook is, allelen worden nu op de meest algemene manier gedefinieerd, namelijk als verschillende nucleotidesequenties van hetzelfde gen, dat wil zeggen als veranderingen van een of meer basen (adenine, thymine, cytosine en guanine) ten opzichte van de referentie-DNA-basesequentie . Het vinden van een dergelijk verschil zegt op zich echter niet veel over een effect op het fenotype. Als het volgordeverschil optreedt

curs in een coderend gebied van het gen, eiwitactiviteit of stabiliteit kan worden beïnvloed. Als de verandering synoniem is (d.w.z. het aminozuur is niet gewijzigd), conservatief of gelokaliseerd in een gebied van het eiwit waar een van de verschillende aminozuren acceptabel is, wordt de eiwitactiviteit of -stabiliteit mogelijk niet beïnvloed. Als een DNA-sequentieverandering optreedt in het getranscribeerde gebied van het gen maar niet in het coderende gebied, kan dit het leeskader, de splitsing, de mRNA-stabiliteit, de translatie-efficiëntie of de transcriptionele regulatie beïnvloeden. Als de verandering zich buiten het transcriptiegebied van het gen bevindt, kan de verandering nog steeds de tijd, plaats en het expressieniveau van het gen beïnvloeden, hoewel niet de sequentie van het eiwit. Er moet aanvullend werk worden gedaan om het effect van de specifieke DNA-verandering op de eiwitfunctie of -niveau te identificeren.

Van polymorfismen die het allelfrequentieniveau van 1% bereiken, wordt in het algemeen verwacht dat ze een selectief voordelige fenotypische consequentie hebben van veranderde eiwitactiviteit of -hoeveelheid. Een variant kan echter onder het niveau van 1% of bijna 1% worden weergegeven, omdat deze is ontstaan ​​​​in een kleine groep organismen die zich door lokale toevallige omstandigheden heeft verspreid tot een grote populatie in vergelijking met andere leden van die soort. Een dergelijk polymorfisme heeft mogelijk geen effect op de eiwitactiviteit of -hoeveelheid. Het zou slechts een teken zijn van die afstamming van organismen. Het kan zelfs een negatief selectief effect hebben.

Moderne sequencing-methoden hebben het vermogen van onderzoekers om allelen te detecteren aanzienlijk vergroot. Voor een bepaalde gensequentie hebben twee niet-verwante mensen binnen een populatie waarschijnlijk sequentieverschillen. Een gensequentie wordt genomen om alle regulerende en getranscribeerde gebieden van het DNA te omvatten. Wanneer zich voor het eerst een baseverandering voordoet, als gevolg van oxidatieve treffers, replicatiefouten, ultraviolet-geïnduceerde thyminedimeren of andere vormen van DNA-schade, is gewoonlijk één ronde van nieuwe DNA-synthese nodig om "gefixeerd" te worden in een dubbelstrengige vorm die immuun is voor reparatie en tellen als een mutatie. Vóór deze synthese resulteert de baseverandering vaak in een mismatch in de dubbele DNA-helix, en een aantal mismatch-reparatie-enzymen verwijderen dergelijke fouten (Snow 1997). Echter, op elke miljoen of meer DNA-sites die beschadigd raken, ontsnapt er af en toe een fout ongecorrigeerd. Men denkt dat ongerepareerde mutaties van nature voorkomen bij frequenties van eenmaal per 106 - 108 basen per generatie. Omdat mensen zo'n groot genoom hebben, stapelen zich ongeveer 75 nieuwe mutaties op per menselijk individu per leven. De meeste hiervan zijn waarschijnlijk niet schadelijk. Veel komen niet voor in eiwitcoderende regio's (5% van de menselijke DNA-sequentie) of, als dat wel het geval is, veranderen ze het specifieke aminozuur niet (synonieme substituties). Sommige zijn echter schadelijk en de schadelijke mutatiesnelheid bij mensen (niet-synonieme aminozuurveranderingen die de activiteit beïnvloeden) is onlangs geschat op ten minste 1,6 nieuwe schadelijke mutaties per diploïde genoom per generatie. De auteurs concluderen dat dit percentage "dichtbij het hoogste percentage ligt dat aanvaardbaar is voor een soort als de mens met een lage voortplantingssnelheid" (Eyre-Walker en Keightley 1999). Het is waarschijnlijk dat de menselijke populatie vol genetische variatie zit, en deze variatie moet worden overwogen en beoordeeld bij elke evaluatie van de gevoeligheid van een persoon voor ontwikkelingstoxische stoffen.

HET MENSELIJK GENOOMPROJECT

Het genoom van een organisme is de totale genetische inhoud van het organisme, of breder, het is het volledige DNA-gehalte van het organisme, inclusief niet-getranscribeerde, niet-cis-regulerende gebieden van DNA zoals centromeren en telomeren. De studie van de genomen van organismen, die genomica wordt genoemd, omvat onderzoeksgebieden die de genetische en fysieke kaarten van genomen, de DNA-sequenties van genomen, de functies van genen en eiwitten, de cis-regulerende elementen van genen, en de tijd, plaats en voorwaarden voor expressie van genen. Een prominent onderdeel van genomics is het beheren geworden van de enorme hoeveelheid verzamelde informatie (een gebied dat bioinformatica wordt genoemd) en het analyseren van gegevens met betrekking tot bijvoorbeeld aspecten van de organisatie van het genoom, het vergelijken van genomen van verschillende organismen en de globale expressiepatronen van genen.

Het Human Genome Project (HGP) werd in oktober 1990 gelanceerd door de National Institutes of Health (NIH) als een federaal gefinancierd initiatief. Het directe doel was toen, net als nu, om de nauwkeurige sequencing van de ongeveer 3,5 miljard menselijke DNA-basenparen (de haploïde hoeveelheid) tegen eind 2003 te voltooien (F.S. Collins et al. 1998). Medio 2000 was een “ruwe schets-sequentie&rdquo, die ongeveer 90% van het menselijk genoom omvat, voltooid (www.ornl.gov/hgmis/project/progress.html). Op langere termijn is het een doel om alle menselijke genen te identificeren. Identificatie is moeilijk. In een organisme als gist, dat gunstig is voor de identificatie van genen door mutatie-genetische analyse, was meer dan de helft van de genen onopgemerkt gebleven totdat de genoomsequentie beschikbaar kwam (Brown en Botstein 1999). Het gebrek aan detectie was gedeeltelijk te wijten aan grote overtollige regio's van het gistgenoom. Bij gewervelde dieren is mutatie-genetische analyse veel moeilijker en kan redundantie meer voorkomen. Daarom is initiële genidentificatie door sequencing de voorkeursbenadering. Een gen wordt aanvankelijk geïdentificeerd als een open leesraam (ORF), dat direct kan worden onderscheiden door naar de sequentie te kijken, of het wordt aanvankelijk geïdentificeerd als een EST-site (expressed sequence tag), een sequentie die complementair is aan een bekend stuk getranscribeerd RNA (zie onder). Daarna is het doel om elk gen te identificeren als een sequentie die codeert voor een RNA van volledige lengte en een eiwit met een bekende functie. De functies van niet-getranscribeerde regio's, zoals de talrijke grote cis-regulerende regio's die voorwaarden stellen aan genexpressie, zullen ook moeten worden opgehelderd. Deze taak is nog moeilijker en omvat momenteel een aantal benaderingen, waaronder de constructie van transgene dierlijnen die delen van het regulerende gebied dragen in combinatie met een reportergen (bijvoorbeeld groen fluorescerend eiwit, GFP).

De functionele analyse van het genoom, in termen van de tijd en plaats van expressie van genen en de functies van de genproducten, wordt ook wel "functionele genomics" of zelfs "post-genomics" genoemd. De analyse van de functie van een eiwit zou eenvoudig kunnen zijn als het eiwit sequentie lijkt op die van een ander goed begrepen eiwit en kan moeilijk zijn als sequentiemotieven afwezig zijn. Analyse van

the organism&rsquos protein composition (called the &ldquoproteome&rdquo) and function is sometimes called &ldquoproteomics.&rdquo Targeted areas of the HGP currently include genetic and physical mapping of the human genome, DNA sequencing, analysis of the genomes of numerous important nonhuman organisms, informatics to handle the tremendous increase in the rate of information generated, resource and technology development, and the ethical, legal, and social implications (ELSI) of genetic research for individuals and for society (F.S. Collins et al. 1998).

The HGP is supported by NIH and U.S. Department of Energy (DOE) at 22 specialized genome research centers in the United States and in many university, national, and private-sector laboratories. At NIH, the name was changed to the National Center for Human Genome Research in 1993 and, since late 1996, has become the National Human Genome Research Institute (NHGRI). At least 14 other countries also have programs for analyzing the genomes of various organisms&mdashranging from microbes and economically important plants and animals to humans.

The explosion of genomics information has occurred sooner than the most daring scientists would have predicted. Following the first complete genome sequence, that of Haemophilus influenzae in 1995, seven more genomes were completed in the next 18 months, namely, four more eubacterial genomes, two archaebacterial genomes, and one unicellular eukaryote genome&mdashthat of the yeast Saccharomyces cerevisiae. In December 1998, the genome of the first multicellular eukaryote, Caenorhabditis elegans, was completed (100 kilobases of DNA sequence and 19,000 genes identified at least as ORFs). As of the end of 1999, more than 30,000 human genes had been partially identified, located, and sequenced. Human chromosome 22 has been sequenced and is projected to contain at least 679 genes (Dunham et al. 1999). In the mouse, at least 14,000 genes have been described. The fruit fly (Drosophila melanogaster) sequence was completed in 1999 (Adams et al. 2000). In mid-2000, an approximate (&ldquoworking draft&rdquo) human sequence was completed. By 2003, numerous nonhuman genomes will be sequenced as well, including the mouse Mus musculus, the zebrafish Danio rerio, the silkworm Bombyx mori, the rat, dog, cat, chicken, rice, corn, wheat, barley, cotton, the plant Arabidopsis thaliana, and probably also the cow, sheep, pig, and horse. The sequencing of the mouse genome is running well ahead of schedule.

New technologies, resources, and applications have become increasingly available to researchers of many diverse scientific fields, including cancer research, drug discovery, medical genetics, and environmental genetics, and their availability should also accelerate numerous major advances in developmental toxicology in the next decade, as discussed later in this chapter.

Functional Genomics and Microarray Technology

From the outset, it was expected that the completion of sequencing of the human genome would mark but a first step in the HGP. The information about

the sequence and location of genes in the genome will greatly facilitate further studies&mdashnot only of human genetic variability but also of functional genomics. As noted above, the latter is the comprehensive analysis of gene expression and gene-product function. In the cases of yeast and C. elegans for which the entire genome sequence is already known, projects are under way to assess systematically the function of every gene product, for example, by knocking out yeast genes (causing a loss of function) one at a time and by associating an identified messenger (m) RNA with every ORF.

Some of this functional analysis can go forward even before a genome is sequenced. In the case of humans, the study of ESTs has been an important step of such analysis. mRNAs can be isolated from the organism and converted to complementary (c) DNAs, by reverse transcription (RT) and the polymerase chain reaction (PCR). The cDNAs are then cloned and sequenced to prepare a large and well-defined library of ESTs. The information is entered in a database. These sequences represent genes expressed in the human. For example, more than 1 million human ESTs are now available, representing greater than 50,000 genes. Each EST reflects an mRNA piece, not a full-length sequence. The most comprehensive libraries are prepared from a wide range of tissues and times of development in an effort to include all expressed genes. (Unfortunately for developmental toxicologists, although the initial sources of RNA included placenta, they were underrepresented in the variety of early embryonic tissue.) These sequences are useful in the course of genome sequencing to identify DNA regions that actually encode proteins (only 5% of the human genome sequence is thought to show up in processed mRNA sequences). New methods have become available to obtain full-length cDNAs from transcripts, and these will be more useful than fragments.

A further step of analysis of genome function is the determination of the time, place, and conditions of expression of each gene. Until recently, this analysis has been done one gene at a time. DNA microarray techniques recently have made possible the description of simultaneous changes of thousands of genes as cells and tissues undergo development or various changes of environmental conditions. In the study of toxicant effects on the organism, the analysis sometimes is called &ldquotoxicogenomics&rdquo or, in the study of the effects of pharmaceuticals, &ldquopharmacogenomics.&rdquo DNA microarray approaches are gaining widespread use (see Nuwaysir et al. 1999 for a discussion of its use in toxicology).

The technology is now suitable for simultaneously comparing the amounts of thousands of kinds of mRNA in two tissues or cell samples (e.g., a normal control tissue versus a tissue treated with a teratogenic agent). To do the comparison, thousands of different DNA sequences (e.g., each an oligomer of at least 25 nucleotides) are robotically spotted onto a microslide, and each sequence is placed on a known spot to make a DNA microarray. The DNA adheres to the glass, and each DNA spot is typically 20 micrometers (m) in diameter. For example, microarrays of 6,200 cDNA sequences, representing all the genes of yeast, have been fitted on a single slide or a few slides, and 8,900 cDNA sequences

representing about 10% of human genes (mostly EST sequences) have been put on a few slides (Iyer et al. 1999). The expense and time of producing such slides are modest enough that a hundred or so can be prepared, each serving for the analysis of one comparison condition (e.g., analysis of several time points and concentration conditions). Each slide is an array of DNA &ldquoprobes&rdquo by which the amounts of thousands of kinds of mRNA in cells, tissues, or embryos can be visualized simultaneously at each time and condition.

In the procedure of Brown and Botstein (1999), the tissue samples for comparison are separately extracted and the mRNAs are labeled with different fluorescent dye molecules, say green for the control and red for the treated tissue (see Figure 5-1). The RNAs are then mixed and added to the microarray slide (in their case, carrying 8,900 human DNA sequences) under conditions suitable for RNA-DNA hybridization, and then washed to remove unbound RNA. The slide is then read in a fluorescence microscope to see if each particular DNA spot has bound more of the green or rRNA. The ratio of red to green tells whether a particular gene is expressed more or less than normal under the treatment condition. Yellow is seen when equal red and green mRNA has hybridized. This technique has been applied recently to human cells cultured in the presence or absence of serum. Indeed, hundreds of genes changed expression, including many genes encoding stress-related proteins seen in wound healing (Iyer et al. 1998), a fact not previously realized in the years of study of the serum response of cultured cells. The technique also has been applied to yeast cells progressing along the sporulation pathway (Chu et al. 1998), yeast cells progressing through the cell cycle (Spellman et al. 1998), and yeast cells in a haploid, diploid, or tetraploid state (Galitski et al. 1999). Recently, it has been used to discover the response of a single kind of cell to two signaling ligands, each acting through a different receptor tyrosine kinase (Fambrough et al. 1999). In all cases, the expression of hundreds of genes changed. Viewing global patterns reveals that each gene does not seem to behave individually instead, concerted expression of large batteries of genes seems to occur under various conditions. These results give credence to the value of analysis of the global patterns of gene expression. Previous studies of individual genes might have missed large-scale patterns. However, much remains to be done in the interpretation of the manifold changes of gene expression. As mentioned above, hundreds of gene expression changes are observed even with seemingly modest changes in a cell&rsquos circumstances, such as its ploidy.

In the analysis of toxicant effects, it is expected that cells or organisms could be treated with toxicants of unknown mechanism of action, and the changes of gene expression could be profiled by the DNA microarray method. If enough were known about the function and interaction of proteins encoded by the genes undergoing changes of expression, sound deductions might be made about the mechanism of action of the toxicant. In the future, it is expected that DNA microarray methods will allow rapid and detailed characterization of a cell or organism&rsquos response to a toxicant. As more information is collected, different

FIGURE 5-1 DNA microarrays as a means to determine simultaneously the amounts of thousands of kinds of mRNA in a cell or tissue. As shown in the upper left, mRNA is prepared separately from two kinds of cells, such as normal and tumorous, and each mRNA is converted to cDNA by reverse transcription and the polymerase chain reaction (RT-PCR) (see text). The separate cDNA samples are reacted with fluorescent dyes (e.g., green for the normal cDNA sample and red for the tumorous cDNA sample). The two are mixed in equal amounts. To prepare the DNA microarray, thousands of different DNA sequences are spotted robotically on a glass slide, each sequence in a known spot. The DNA adheres to the glass. The fluorescent cDNA mix is spread over the slide under hybridization conditions so that cDNAs stick to specific spots based on their complementary base sequence. Unbound cDNA is washed away and the slide is scanned in a fluorescence microscope to determine the green-to-red ratio of each spot. Pure red means that the RNA is present only in normal cells. Pure green means that the mRNA is present only in tumorous cells. Yellow means that the mRNA is present in equal amounts in both cells, and more red or green reflects more or less of the mRNA in the normal or tumorous cell. Black means that there is no mRNA in either kind of cell. Source: Adapted from the National Human Genome Research Institute&rsquos Glossary of Genetic Terms. Available via the Internet at <http://www.nhgri.nih.gov/DIR/VIP/Glossary/Illustration/microarray_technology.htm>.

toxicants can be grouped by their similarities of effect, and the analysis of toxicant action can be pursued on a more systematic basis. The DNA microarray method is already in use to compare normal cells and cancer cells. Many of the questions of interpretation of gene expression differences are being explored in that case as well.

Although it is preferrable to have a large set of cloned and sequenced DNAs (representing different identified genes) for the microarray, as is the case for yeast,

it is not necessary. ESTs have been useful already for human and mouse studies, as in the serum study mentioned above (Iyer et al. 1999). If expression of a particular sequence, known only by its EST, is found to change greatly in the test condition, it might then qualify as interesting enough to deserve full-length cloning, sequencing, and further analysis of function.

Vast amounts of data accumulate in such comparisons (e.g., when 6,200 yeast genes (the entire yeast genome) or 8,900 human sequences are expressed differently under several conditions at several time points). The multidimensional data sets have challenged applied mathematicians to find means to express them in ways useful to biologists (e.g., see the methods of two-dimensional clustering analysis in Eisen et al. 1998 Alon et al. 1999 Tamayo et al. 1999). Yet, larger data sets loom on the horizon (e.g., the expression of perhaps 100,000 mouse or human genes at all times and places in development, not to mention with different toxicant exposures). As described below, the demand is great for managers and analysts of these data sets.

Although the various microarray techniques promise to reveal exciting new information about where, when, and under what conditions the genes of the genome are transcribed, this approach will not provide information concerning the translation and post-translational modification of proteins encoded by these mRNAs&mdashthat is, information about when and where the proteins are present and active. Protein function is almost always the immediate cause of cell function. To provide such functional information is the goal of proteomics. Proteomics has been defined (Anderson and Anderson 1998) as &ldquothe use of quantitative protein-level measurements of gene expression to characterize biological processes (e.g., disease processes and drug effects) and decipher the mechanisms of gene expression control.&rdquo At the core of proteomics is the Human Protein Index&mdashthat is, the systematic identification of all human proteins (Anderson and Anderson 1982) using high-throughput, high-resolution, two-dimensional (2D)-gel electrophoresis to generate a gel with as many as 1,000 separate protein spots on it. A large amount of 2D-gel information is stored in the Proteomics database (see Appendix B for the Internet address). Plans have been made to identify every protein spot on a 2D gel, because the nanogram amount of protein in a spot is sufficient to determine a partial amino acid sequence by tandem mass spectrometry (Yates 1998). The partial sequence can then be looked up in the genome database and the protein identified. When proteins are modified by phosphorylation, acylation, glycosylation, farnesylation, limited proteolysis, or any of the other 30 or so covalent post-translational alterations, their migration on a 2D gel changes, thus allowing a correlation to be made with their activity or inactivity in the tissue. Such activity information cannot be gained from DNA microarray measurements of mRNA amounts.

Finally, many proteins are required to associate with other proteins in order to achieve activity, and there are various nondenaturing gel-electrophoresis methods to detect such associations. Current and future efforts can be expected to

produce new technological advances for the analysis of proteins and their functions. In developmental toxicology, the combination of genomics and proteomics offers the possibility of assessing developmental toxicants not only for their capacity to alter gene expression but also for their capacity to alter protein function.

Applications of Genomic Technologies

Researchers have recently made use of the genomic technologies to identify and sequence genes with a role in disease etiology. It is probable that these genomic technologies will be applied to the study of the effects of chemicals on development in the near future. Two models already exist that demonstrate the application of new genomic technologies: the Cancer Genome Anatomy Project (CGAP), which began in 1997 and is administered by the National Cancer Institute, and the Environmental Genome Project (EGP), which began in 1998 and is administered by the National Institute of Environmental Health Sciences.

The goal of CGAP is to provide a complete catalogue of all genes whose expression changes in cancer cells relative to normal cells for all types of cancer (Pennisi 1997). In the past, a major barrier to the analysis of cancer cells has been the mixture of cell types (normal and cancerous) present in a typical tumor. It is difficult to get an accurate picture of gene expression in cancer cells if the RNA extracted from the whole tumor includes sequences from many different cell types. Using recently developed methods, CGAP researchers minimize that problem by microscopically selecting a small homogeneous group of cells, either normal, precancerous, or malignant (Emmert-Buck et al. 1996 Simone et al. 1998), which are then isolated by adhering them to a special laser-sensitive film. RNA sequences then are extracted from the isolated cells and amplified by RT-PCR to make cDNA libraries (Peterson et al. 1998). About 5,000 cells of homogeneous morphology have been required to obtain a wide mRNA representation. As few as 500 cells are needed to obtain cDNAs of abundant mRNA species. Such libraries will be important tools for describing the progression of cancer and providing diagnostic markers of the disease. They also provide sequences for functional analysis by way of DNA microarrays. As data are obtained, they are entered on the CGAP Web site for ready access and use by other investigators and for integration with other data in the large repository.

New technologies are expected to reduce the minimum number of cells needed to 1,000 or fewer and still get wide RNA representation. The lower the minimum number of cells required, the better for future developmental toxicological studies, because many developing cell types are present in small numbers during embryogenesis and fetal development.

The goal of EGP is to study the interaction between genetic susceptibility, environmental exposures, and disease. Specifically, researchers working on this 5-year project are attempting to identify allelic variants (i.e., polymorphisms) of 200 genes important in environmental diseases, to develop a centralized database

of polymorphisms for those genes, and to foster epidemiological studies of gene-environment interactions in disease etiology. As discussed later in this chapter, evidence is particularly strong for increased chemical susceptibilities of individuals with polymorphisms of genes encoding drug-metabolizing enzymes (DMEs). EGP is using genomic technologies, such as high-throughput sequence analysis developed for the HGP, which will facilitate epidemiological studies of gene-environment interactions in disease.

The type of genomic technologies used in CGAP and EGP, and many of the data themselves, are anticipated to have an enormous impact on future research in developmental toxicology. Ideally, a developmental toxicology counterpart to such programs as CGAP and EGP would focus on obtaining data on gene expression at all times and in all tissues during normal development. Comparisons then could be made between embryos and fetuses from pregnant control (normal) animals and pregnant treated animals to look for differences in gene expression. Changes could be identified in the expression of genes encoding proteins known to function in cell signaling, transcriptional regulation, cell division, cell motility, cell adhesion, apoptosis, differentiation, metabolism, repair, electrolyte balance, homeostasis, or transport. Such studies will help to elucidate mechanisms by which extrinsic chemicals (potential developmental toxicants) act as agonists or antagonists to receptor- and enzyme-mediated subcellular processes during embryogenesis and fetal development. Such research will be a major force in merging the fields of developmental biology, genomics, and developmental toxicology.

Management of Genome Sequence and Functional Genomics Data

The explosion of molecular biology in the past two decades has led to enormous advances in DNA sequencing, which in turn has led to the increasingly rapid identification of genes as ORFs and as EST sites and the identification of the function of gene products by sequence motifs (e.g., homeodomains, zinc-finger domains, kinase domains, and SH2 and SH3 domains). There are four major nucleotide sequence databases: GenBank and the Genome Sequence Database (GSDB) in the United States, the European Molecular Biology Library (EMBL), and the DNA Data Bank of Japan (DDBJ). All groups exchange new and updated sequences electronically and usually on the same day of submission.

There is a two-decade history of these databases. The goal of the Los Alamos Sequence Library in 1979 at the Department of Energy (DOE)-sponsored Los Alamos National Laboratory (LANL) was to store DNA sequence data in electronic form. Within the same year, a similar database was also established at the EMBL in Heidelberg. In 1982, it was agreed that any data submitted or entered by one group would be forwarded immediately to the other, thereby avoiding duplication of effort. In 1982, the LANL database became GenBank when Bolt, Beranek and Newman (BBN) became the primary contractor for distribution of


CyberPunk Yourself – Body Modification, Augmentation, And Grinders

“We accept pain as a price of doing business, even if it is just for aesthetic purposes. You want to put a magnet in your finger, a doctor will ask you why a mod artist will ask when you can start.” As with many other people who are part of the growing grinder movement, [Adam] has taken a step that many would consider extreme – he’s begun to augment his body.

Grinders – men and women who hack their own bodies – are pushing the boundaries of what is currently possible when it comes to human augmentation. They’re hackers at heart, pursuing on an amateur level what they can’t get from the consumer market. Human augmentation is a concept that is featured heavily in science fiction and futurism, but the assumption most people have is that those kinds of advancements will come from medical or technology companies.

Instead, we’re seeing augmentation begin in the basements of hackers and in the back rooms of piercing studios. The domain of grinders is the space where body modification and hacking meet. It mixes the same willingness to modify one’s body that is common among the tattooed and pierced, and adds an interest in hacking technology that you find in hackerspaces around the world. When those two qualities intersect, you have a potential grinder.

Rise of the Grinder Community

Biohacking is still relatively new, and has only gained traction in the past decade. It has taken a unique set of conditions for the grinder movement — which itself is a type of Biohacking — to begin. Body modification in general had to become more mainstream and accessible. Technology, especially hobby electronics, had to come far enough along that the necessary tools became available to everyone. And, perhaps most importantly, information on the subject had to be accessible.

It’s that last factor that has made the community aspect of biohacking so vital. Early lessons were learned by just a few pioneering grinders, who then shared their knowledge with other interested individuals. Collaborative design and shared techniques allowed the movement to progress, much in the same way that the RepRap project pushed forward hobby and consumer 3D printing. Even simple questions like where to implant an RFID tag could only be answered through trial and error.

One of those pioneers of biohacking is a man named [Amal Graafstra], who began his augmentation journey in 2005. As he describes in his TEDX talk (video below), his interest started simply enough – he just wanted to be able to unlock his office door without needing to carry around a key. RFID key badges were already common, and he reasoned that he could use the same implantable RFID tags that are used for pet identification to replicate a standard RFID key.

Unfortunately, those pet ID tags weren’t user-programmable. They were proprietary and an individual could only enter information like a name, phone number, and address. Obviously, that wasn’t particularly useful to [Amal], but like any good hacker, he wasn’t deterred. He was able to find an industrial glass-encased RFID tag that had the same dimensions as an RFID pet ID, and more importantly was completely programmable. Using the same implantation device used for pet IDs, he was able to have a doctor implant the industrial RFID tag in his hand, and successfully gained himself a door key that couldn’t be lost.

Photo courtesy of Dangerous Things

Early experimentation by [Amal] and several others created the inspiration necessary to launch the grinder community. Once others realized that this kind of augmentation was both possible and relatively safe, it didn’t take long for early-adopters to start implanting their own devices. Unfortunately, it was unlikely that your general practitioner would be willing to perform the procedure. This is understandable as a doctor may be liable for complications, but at the same time it’s disappointing since they’re the experts when it comes to working safely with the human body. Luckily for grinders, there was already a community of people for whom amateur surgery is the norm: body modification enthusiasts.

Getting an Implant

Tattoos and piercings can, and probably should, be considered medical procedures in their own right. But, in certain corners of the body modification world, tattoos and piercings are just the beginning. Extreme body modification, everything ranging from scarification to amputation, has grown rapidly in popularity (or at least attention) as the internet has allowed interested individuals to collaborate. One such modification called subdermal implantation was already being regularly performed, and was exactly what biohackers needed.

[Ken] picking up small screws with his magnetic implant A subdermal implant is any object which is inserted beneath the skin. In the body modification community, these are commonly used for aesthetics – to add “horns” under the scalp for example, for sexual purposes, or for some other purpose that is left up to the individual. These implants have to be made of a biosafe material, something that won’t be rejected by the body or cause health problems. Silicone is the most commonly used material, but biosafe glass is also acceptable.

This isn’t the kind of procedure that just any piercing studio is willing or qualified to perform. But grinders looking to implant magnets or RFID tags were able to look to existing body modification artists for help. These artists are generally very open minded when it comes to alternative lifestyles and choices and at this point, most majors cities have artists who are knowledgeable and capable.

Philosophy, Ethics, and Neo-Luddites

The concept of augmenting the human body is at least somewhat intriguing to the average geek. Most of us have already been exposed to the idea through science fiction (the Cyberpunk reference in the title) and are generally in favor of new and exciting technology. That doesn’t mean every geek is champing at the bit to become a cyborg, but can understand why others would.

Outside of the hacker and body mod communities, however, the idea of human augmentation isn’t quite so accepted. That’s doubly true for amateur biohacking, which many proponents of augmentation won’t condone. The most blunt argument against biohacking is simply that it’s “unnatural.” For most people, especially those who benefit from medical advancements like pacemakers and cochlear implants, adding RFID or magnets to the body appears to have little value. But there are very few people who can’t recognize the benefits of technological progress and how it has helped humanity. Grinding, however is often not recognized as an advancement.

A more reasoned argument against human augmentation mirrors the same worries that commonly surround genetic engineering. A thought provoking possibility is that those who have access to (and can afford) augmentation procedures and devices will gain unfair advantages over those who do not. Over generations, this could create a large rift between the augmented and the unaugmented. This is also where the concept of transhumanism and a divergent “race” of humanity starts to sound like a real possibility.

Noticing any similarities?

Luckily, the grinder movement provides a solution to this problem as part of its central ethos: open source hardware and the free access of information. As a necessity of its success, the grinder community has to share information. With no corporate help, the only way grinders can accomplish their goals is by learning from other grinders. The result is that hardware designs and biohacking techniques are shared freely within the community.

In an ideal future, the open source nature of the grinder movement would mean that anyone with the interest could augment themselves. Even now, common implants cost less than most cell phones. It’s likely that with growing adoption costs will decrease and capabilities will increase, a familiar pattern of most technology.

The Current State of Biohacking

Like any other technology in its infancy, biohacking devices are still crude. There are really only two commonly performed biohacks today: magnetic implants which are by far the most popular and least expensive, and RFID implants. But, enthusiastic development is yielding some interesting possibilities.

I spoke with a man named [Ken] who has a magnetic implant, along with a handful of other “non-functional” body modifications. [Ken] lives with his girlfriend in Wellington, New Zealand, works in retail, and as a hobby he makes wooden boxes and other trinkets for some pocket change. He’s intelligent, curious, and not afraid to get his hands dirty. His approach to getting a magnetic implant was rather nonchalant:

“I chose to get a magnet implant for a reason similar to why I split my tongue I wanted to experience something I couldn’t have experienced otherwise. With my tongue split, I can move and feel two muscles where there only used to be one (well, there are two muscles but they only ever moved together before the split). With a magnet, I can feel something pulling from inside me. Being able to hold tiny screws and coins and things is just a handy bonus.”


Why Bother Testing Your Dog's DNA?

For most people, the main reason to test is to be able to point at your dog and say, "Oh, she's a mix of this breed and that breed." It can serve as a confirmation that your expensive dog is indeed the purebred (or designer hybrid) that you paid for.

We can't stress enough that this is mostly meaningless. You're not going to find your dog's long-lost relatives. Well, except for users of Embark, a service that's added a "Relatives" tab to its results that shows other dogs in the database with shared DNA. You can't suddenly prove your dog is a purebred and petition the American Kennel Club (AKC) to let you register. (You can opt for AKC Purebred Alternative Listing (PAL) registration instead, to get your hound into AKC run events, but that doesn't require a DNA test.)

You could, however, use a DNA test to prove your dog's makeup does, or doesn't, include a breed. One company that no longer sells a dog DNA test claimed to have been used in a court case to show that a dog that was going to be euthanized for the "crime" of being a pit bull didn't, in fact, have any pittie in him.

As mentioned earlier, the most important aspect of dog DNA testing is the genetic mutation/health checks that ensure your dog doesn't have potential issues. We spoke at length about DNA tests with a veterinarian, Dr. Jenneka McCarty, V.M.D. She said the thing she likes about the tests is that "there are things you can rule out, like dogs with neurological issues, say if they have a negative [test] for degenerative myelopathy, that gives you very specific info. You can say, 'It's not this.'"

That said, she questions how prevalent the genetic problems tested by these kits are in the real world. "They're genetic diseases. Not, for instance, diabetes, which is acquired," she said, and listed off some others maladies. "Probably a lot of what they screen for is very rare."

That said, we'd still argue it's the strongest reason to use a dog DNA test. The expensive ones test for 150 to 165 genetic issues. Wisdom Panel also sells a less expensive $99 version that only checks breed info. DNA My Dog offers genetic screening tests separately for $139.99 for over 100 tests.


Tired Of Patients Not Wanting To Reveal Their Biological Sex This Person Went On A Rant To Explain Why It Can End Tragically

Jonas Grinevicius en
Ilona Baliūnaitė

Your life is more important than your feelings getting hurt &mdash that&rsquos the message one healthcare professional is trying to send everyone. According to Imgur user oldfishnewfish, it&rsquos very important to tell the medical staff your biological sex even if the question &lsquotriggers&rsquo you. Your life depends on giving the right answer.

Oldfishnewfish posted a long and winding rant online that explains exactly how much correct treatment and diagnosis can depend on whether you&rsquore a man or a woman due to simple human biology differences. The detailed scientific explanation went viral. It was viewed over 120,000 times and got more than 4,200 upvotes. (Facebook cover image: sturti)

&ldquoIf a medical professional asks your sex/gender (however you perceive it being asked is irrelevant) TELL THEM&rdquo

The inspiration for oldfishnewfish&rsquos rant struck after they had an aggressive patient who was &lsquotriggered&rsquo by questions about their biological gender. These questions were necessary to do thorough health issues check-up, and were not intended to make anyone feel threatened or unwanted.

According to the healthcare professional, knowing whether a person is born male or female is necessary. People who get overly defensive or openly aggressive are hurting not only themselves but also those trying to help them.

Most Imgur users supported oldfishnewfish&rsquos viewpoint. Among those commenting were transgender people who highlighted that they, too, believe it&rsquos important to tell doctors your biological sex immediately.

However, revealing their biological sex is very difficult for some people. Especially when the gender they identify with doesn&rsquot match the sex, they were born as. According to Head to Health, &ldquomany transgender people hide their gender expression in public for fear of negative reactions, violence or discrimination.&rdquo Head to Health also notes that &ldquotransgender people experience high rates of physical and non-physical abuse,&rdquo which helps explain why far from everyone is happy when faced with questions about their sex.

Oldfishnewfish stated that it&rsquos important to respect patients if their gender doesn&rsquot match their sex: &ldquoI need to know if you&rsquore a male or female. I need to know if you&rsquore susceptible to certain diseases or ailments, how your symptoms may be derived from those diseases or ailments, and most importantly, how to treat those diseases or ailments,&rdquo oldfishnewfish explained.


Bekijk de video: DNA profielen (Januari- 2022).