Glow-in-the-dark moleculaire diagnostiek

Wat houdt het project in?

Kwantitatieve of real-time PCR (qPCR) is een veelzijdige en gevoelige diagnostische methode die geldt als de gouden standaard in de moleculaire diagnostiek. Echter, qPCR vereist dure apparatuur, gespecialiseerde technici en speciaal ingerichte laboratoria, wat leidt tot testtijden van meerdere uren.

De SARS-CoV-2-pandemie benadrukte zowel de kracht van qPCR voor het detecteren van infectieziekten (gemakkelijk aanpasbaar aan nieuwe doelwitten, hoge gevoeligheid) als de nadelen (geen snelle point-of-care test, relatief duur).

Het team van de TU/e heeft een nieuwe test ontwikkeld op basis van een ‘glow-in-the-dark’-benadering. Deze test kan DNA/RNA van virussen en bacteriën detecteren met een vergelijkbare gevoeligheid als een PCR-test, en dat in minder dan 30 minuten. De test maakt moleculaire detectie van ziekteverwekkers mogelijk in één enkele buis en bij één temperatuur, wat kruisbesmetting voorkomt – die kan leiden tot vals-positieve resultaten – en de noodzaak voor een thermische cycler of een gespecialiseerd laboratorium overbodig maakt. De test genereert een helder bioluminescent signaal dat eenvoudig kan worden uitgelezen met een (smartphone)camera.

Samen vormen deze eigenschappen een moleculaire diagnostische test buiten het laboratorium die eenvoudig te gebruiken is, snel werkt en kan dienen als Point-of-Care/Need-test voor de aanwezigheid van ziekteverwekkers, bijvoorbeeld bij de huisarts, in de geneeskunde of in andere zorgsituaties met beperkte middelen. Dit maakt snellere diagnoses en gerichte inzet van antimicrobiële behandeling mogelijk, wat niet alleen de gezondheid van individuele patiënten ten goede komt, maar ook de volksgezondheid verbetert door de verspreiding van ziekten en de groei van antimicrobiële resistentie te beperken. Daarmee draagt deze technologie bij aan VN Duurzame Ontwikkelingsdoel 3 (SDG 3: goede gezondheid en welzijn).

TU/e en Fontys ontwerpen en ontwikkelen momenteel een prototype van een apparaat waarin isotherme amplificatie en bioluminescente detectie worden gecombineerd tot een diagnostisch platform. Dit platform kan worden geprogrammeerd voor soort- of stam-specifieke detectie van een breed scala aan micro-organismen (bacteriën, virussen en schimmels). Lopende onderzoeken richten zich op het type en de voorbereiding van monsters en op de validatie bij eindgebruikers.

Samengevat biedt deze 'glow-in-the-dark'-technologie een innovatieve bioluminescente uitlezing van een moleculaire test, met de volgende belangrijke voordelen:

- Meting in complexe monsters zonder kalibratie mogelijk (geen achtergrondfluorescentie)

- Eén-pot-amplificatie en real-time detectie zonder monsteroverdracht dankzij meting in complexe monsters → gesloten systeem, minder kans op besmetting

- In tegenstelling tot qPCR of andere op fluorescentie of absorptie gebaseerde methodes is geen optische excitatie nodig → zeer eenvoudig detectieapparaat volstaat (smartphonecamera is voldoende) → kosten voor uitlezer circa $100

- Gevoeligheid vergelijkbaar (iets lager) dan qPCR (voor DNA en RNA), maar aanzienlijk kortere testtijd (minder dan 30 minuten)

Principle of LUMID Technology (De Stigter, et al. ACS Chem. Biol. 2024, 19, 2, 575–583).

Projectdoelstelling

Het project maakt onderdeel uit van het Biotech Booster-programma. Het doel van dit programma is het vergroten van de maatschappelijke impact en het rendement op investeringen in de valorisatie van wetenschappelijk onderzoek. Dit gebeurt door het verstrekken van subsidies aan proof-of-principle- en proof-of-conceptprojecten binnen het Biotech Booster-programma, en draagt daarmee bij aan de versterking van het Nederlandse Onderzoek, Ontwikkeling en Innovatie (OO&I)-ecosysteem binnen de biotechnologie.

Binnen dit Biotech Booster-project streven we ernaar om door te ontwikkelen richting TRL 4, een prototype-apparaat te testen, en validaties uit te voeren in een relevante omgeving. Onderdeel van dit project is ook het verkennen van businessstrategieën om LUMID op de markt te brengen.

Periode

March 2025 - Feb 2027 

- Fontys en TU/e werken samen aan ‘snelle’ soa-test - 01.2025 - Bron Fontys

- de Stigter, Y., van der Veer, H. J., Rosier, B. J. H. M., & Merkx, M. (02. 2024). Bioluminescent Intercalating Dyes for Ratiometric Nucleic Acid Detection. ACS Chemical Biology, 19(2), 575-583. https://doi.org/10.1021/acschembio.3c00755