Foto: Harm van der Veer (TU/e)
Een bioluminescentie-sensor die minieme hoeveelheden viraal of bacterieel DNA/RNA detecteert, kan een goed alternatief zijn voor de PCR voor opsporing en identificatie van microbiële ziekteverwekkers. Deze methode met de bioluminescentie-sensor blijkt namelijk sneller, goedkoper en eenvoudiger dan PCR, met een gelijke specificiteit en nauwkeurigheid.
Onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven, het Rijnstate Ziekenhuis en Fontys Hogescholen hebben deze nieuwe test ontwikkeld op basis van een glow-in-the-dark-benadering. Daarmee kan DNA/RNA van virussen en bacteriën rechtstreeks worden gedetecteerd met dezelfde gevoeligheid als een PCR-test. En dat in maximaal 30 minuten.
Tijdrovend
PCR-testen controleren op de aanwezigheid van viraal DNA of RNA. Daartoe wordt het patiëntmonster onderworpen aan cycli van verhitting en afkoeling. Dit leidt tot de juiste omstandigheden voor DNA/RNA-replicatie, maar het maakt het proces tijdrovend, van enkele uren tot een dag.
Moleculair stoplicht
De onderzoekers ontwikkelden de LUminescent Nucleic Acid Sensor, ofwel LUNAS, gebaseerd op bioluminescentie (zoals vuurvliegjes licht produceren). Er wordt gebruikgemaakt van specifiek eiwitten gekoppeld met het lichtgevend enzym luciferase. Na binding aan biomoleculen, zoals antilichamen, DNA of RNA, wordt het luciferase geactiveerd, waarbij het uitgezonden licht wordt gedetecteerd. Als er geen viraal DNA/RNA in het monster zit, zendt de sensor weinig of geen blauw licht uit. In plaats daarvan zendt een referentie-bioluminescent eiwit alleen groen licht uit. Als er wel viraal DNA/RNA aanwezig is, is er binnen ongeveer 10 – 30 minuten een duidelijke toename van de verhouding tussen blauw en groen licht. Het werkt als het ware als een moleculair verkeerslicht.
Verdere ontwikkeling
Daarbij is deze bioluminescentie-aanpak is zo gevoelig dat een DNA/RNA-replicatiestap niet nodig is. Daarom kan de test worden uitgevoerd als snelle en eenvoudige point-of-care-test (POCT) en kan het ook worden ingezet in de huisartsenpraktijk. De test moet nog verder worden ontwikkeld voor gebruik in de dagelijkse praktijk. Gezien de potentie hopen de onderzoekers op de interesse van een commerciële partner die de tests op grote schaal kan produceren.
Meer informatie
Dit onderzoek is ondersteund door het Covid Engineering Fund van het Universiteitsfonds Eindhoven door de Nederlandse Onderzoeksraad (NWO). Overigens was de totstandkoming van deze methode een stuk ingewikkelder dan in deze beknopte samenvatting naar voren komt. Lees meer over de ontwikkeling in het nieuwsbericht Een nieuwe snelle ‘glow-in-the-dark’ test voor infectieziekten op de website van de Technische Universiteit. Of zie de wetenschappelijke publicatie: Glow-in-the-Dark Infectious Disease Diagnostics Using CRISPR-Cas9-Based Split Luciferase Complementation.
Tot slot
LUNAS lijkt ook ontwikkeld te worden voor het opsporen van andere ziektes, bijvoorbeeld seksueel overdraagbare aandoeningen (SOA’s). Daarbij wordt gewerkt aan een draagbaar microfluïdisch apparaat om te helpen bij het gebruik ervan op POC-locaties, dus dichtbij de patiënt.
