Promotie Silke Lochs ‘Verbindingen leggen: Het ontwikkelen van multimodale sequencing technologieën om genregulatie in individuele cellen te bestuderen’

De ontwikkeling van zoogdieren begint met één enkele bevruchte eicel. Deze eicel deelt zich meerdere keren, waarbij uiteindelijk verschillende celtypen ontstaan, elk met unieke functies en vormen. Hoewel al deze cellen hetzelfde DNA bevatten, gebruiken ze specifieke genen op verschillende momenten tijdens de ontwikkeling. Dit selectieve gebruik van genen wordt geregeld door zogenaamde epigenetische mechanismen, die de genactiviteit reguleren zonder het DNA zelf te veranderen. Deze mechanismen zorgen ervoor dat cellen zich goed ontwikkelen om hun functies in verschillende delen van het lichaam uit te voeren.

Genetische blauwdrukken bepalen ontwikkeling

Met haar promotieonderzoek wilde Lochs bestuderen hoe onze genetische blauwdruk (het identieke DNA in elke cel) de ontwikkeling en functie van cellen aanstuurt. Om dit te onderzoeken heeft ze single-cell multimodale sequencing-technologieën ontwikkeld en toegepast. Met deze geavanceerde technieken kunnen wetenschappers in één individuele cel meerdere kenmerken van genregulatie meten.

Tijdens haar PhD ontwikkelde Lochs samen met haar collega’s zo’n technologie, de MAbID-techniek, die meerdere epigenetische markers tegelijk meet. Met deze techniek kunnen wetenschappers dus tegelijkertijd kijken naar meerdere signalen die de genactiviteit regelen, in plaats van afzonderlijk. Lochs gebruikte ook de scDam&T-seq-technologie om genetische activiteit en genoomvouwing tegelijkertijd te kunnen bestuderen tijdens de hersenontwikkeling. Deze technieken kunnen, samen met andere methoden, helpen bij het bestuderen van celprocessen en de opbouw van weefsels. In de toekomst kan deze informatie bijdragen aan een betere behandeling van verschillende ziekten.

Waar is Waldo: DNA-editie

Tijdens het laatste deel van haar PhD begon Lochs met de ontwikkeling van de Waldo methode voor genetische barcodering, in nauwe samenwerking met het Tanenbaum lab. Deze techniek combineert metingen van genactiviteit met microscopietechnieken in levende cellen. Zo kunnen onderzoekers direct observeren hoe veranderingen in genexpressie de structuren en functies van cellen beïnvloeden.

De technieken waarmee Lochs heeft gewerkt bestonden voor haar PhD nog niet en kunnen nu worden gebruikt om cellulaire functies op een dieper niveau te bestuderen. Lochs legt uit: “Alles bij elkaar was mijn promotieonderzoek gericht op het ontrafelen van de ingewikkelde mechanismen die bepalen hoe genen tijdens de ontwikkeling worden gereguleerd in zowel ruimte als tijd.”

De PhD-ervaring: goed maar soms uitdagend

Lochs is over het algemeen erg blij met haar PhD-ervaring. Hoewel het soms uitdagend was, heeft ze veel geleerd en was haar ervaring positief. Ze vertelt: “Ik vond het geweldig om samen te werken met mijn ontzettend getalenteerde en leuke collega’s en met veel van hen ben ik goede vrienden geworden. Het leuke aan wetenschap vind ik om elke dag te zoeken naar nieuwe uitdagingen en vragen om op te lossen, en te blijven pushen totdat iets werkt of je de resultaten krijgt waarnaar je op zoek was.” Enkele hoogtepunten uit haar PhD waren het presenteren van haar werk op de Cold Spring Harbor Conference in de VS en eindelijk op de uploadknop voor haar proefschrift drukken.

Lochs erkent ook dat de academische wetenschap veel druk en competitie met zich meebrengt en dat het behoorlijk stressvol en uitdagend kan zijn hiermee om te gaan. Wel heeft ze het gevoel dat steeds meer mensen in de wetenschappelijke wereld zich van deze problemen bewust worden, en heeft ze hoop op veranderingen in de toekomst. Ze zegt: “Een PhD doen kan geweldig zijn, omdat je waarschijnlijk nergens anders dezelfde professionele vrijheid zult ervaren en je voortdurend omringd bent door geweldige wetenschap en getalenteerde mensen! Het vraagt echter wel persoonlijke offers en kan soms demotiverend zijn. Het is dus belangrijk om aan iets te werken dat je echt leuk vindt en waarvan je enthousiast wordt!”