Van den Brandt heeft een achtergrond in industrieel ontwerp, maar vond tijdens haar master Data Science een nieuwe passie. Bij de visualisatiegroep ontdekte ze hoe creativiteit en analyse samenkomen: “Visualisatie helpt om data inzichtelijk te maken, problemen scherp te krijgen en nieuwe hypothesen te vormen.” Voor haar PhD wilde ze die vaardigheden toepassen op biologische data. Samen met de Wageningse universiteit en plantenveredelingsbedrijven werkte ze aan manieren om DNA-data van planten inzichtelijk te maken.

Een uitdaging was dat ze op dat moment zelf beperkte kennis van biologie had. “Het eerste jaar moest ik veel biologie bijspijkeren. Dat was pittig, maar ook leerzaam.” Tegelijkertijd ziet ze ook een voordeel: “Die blik van buitenaf kan ervoor zorgen dat je dingen net wat anders bekijkt, en dat jou iets opvalt wat iemand die al lang in het vak zit misschien over het hoofd ziet.”

Een genetische bibliotheek

“De genetische instructies van ieder organisme zijn gecodeerd in het DNA”, legt Van den Brandt uit. Dat zijn speciale moleculen die de erfelijke informatie dragen. De volledige set genetische informatie van één organisme noemen we het genoom. In de praktijk is dat niets anders dan een hele lange string van de vier bouwstenen A, T, C en G. Door middel van DNA-sequencing wordt die code gelezen en digitaal vastgelegd. Zo verandert een molecuul uit het lab in data die onderzoekers kunnen vergelijken, doorzoeken en visualiseren om beter te begrijpen welke genen een rol spelen bij bepaalde eigenschappen en hoe deze variëren.

Een pangenoom gaat nog een stap verder: het omvat niet alleen de genetische code van één organisme, maar van meerdere individuen binnen dezelfde soort of zelfs van verwante soorten. Zo laat een pangenoom de genetische variatie duidelijk zien. Tot voor kort werden DNA-samples vaak vergeleken met één referentiegenoom, maar dat levert niet altijd het beste resultaat op. “Met één referentie mis je vaak belangrijke informatie”, vertelt Van den Brandt.

Je kunt één genoom zien als een boek, waarbij elk hoofdstuk een gen vertegenwoordigt dat bijdraagt aan een bepaalde eigenschap, zoals oogkleur of weerstand tegen ziekten. Een pangenoom is als een verzameling boeken rond hetzelfde thema, een soort genetische bibliotheek die de natuurlijke variatie binnen verwante individuen en soorten in kaart brengt. Daardoor geeft het een realistischer en vollediger beeld van de genetische diversiteit, maar de data zijn ook veel complexer. “Zonder goede visualisatie is het moeilijk te overzien wat je precies zoekt of vergelijkt”, stelt ze.

Nieuwe visualisatietools

Van den Brandt ontwikkelde interactieve visualisatietools, gebaseerd op bestaande technieken, die onderzoekers helpen belangrijke patronen in de complexe genetische data te ontdekken. “Het voornaamste doel is om data-exploratie te bevorderen. Je kunt met deze tools bijvoorbeeld data sorteren of inzoomen, waardoor je sneller ziet waar interessante verschillen of overeenkomsten zitten.”

Ze benadrukt dat de visualisaties geen exacte resultaten geven, maar vooral een hulpmiddel zijn dat onderzoekers een eerste aanknopingspunt kan bieden, zodat ze weten waar ze moeten beginnen. “Het helpt je een hypothese te vormen, waarna je met statistische analyses verder onderzoek kunt doen.” Zo worden grote en abstracte pangenomen inzichtelijk, waardoor biologisch relevante patronen duidelijk zichtbaar zijn.

Van landbouw tot vaccins

De methodes zijn voorlopig proof-of-concept, maar de mogelijke toepassingen zijn veelbelovend. In de landbouw kan gerichter onderzoek naar pangenomen helpen de gewassen beter bestand te maken tegen ziekten door eigenschappen uit wilde planten terug te kruisen. “Vanwege de klimaatverandering is het ook essentieel om planten climate-proof te maken, zodat ze bijvoorbeeld minder water nodig hebben of bestand zijn tegen een warmer of juist kouder klimaat.”

In de medische sector kan pangenoomonderzoek een belangrijke rol spelen in precisiegeneeskunde. Dit is een aanpak waarbij behandelingen worden afgestemd op de individuele patiënt, bijvoorbeeld op basis van hun genetische profiel. Het idee is dat medicijnen en therapieën zo effectiever en veiliger worden, omdat ze beter aansluiten bij de unieke kenmerken van een persoon. Ook kan het helpen bij het ontwikkelen van betere vaccins, die specifieker inspelen op de variatie in immuunresponsen tussen mensen. “Eigenlijk overal waar genetische variatie een rol speelt, kan dit nuttig zijn”, besluit Van den Brandt.