Met dit apparaat kun je ziektes opsporen op basis van een enkele cel

Gezwinde genezing van infecties is niet langer vanzelfsprekend nu bacteriën op mondiale schaal resistentie ontwikkelen tegen antibiotica. Maar volgens het lectoraat Innovatieve Moleculaire Diagnostiek van de Hogeschool Leiden staat de oplossing al in hun laboratorium.

Voordat de Single Cell MALDI-TOF bij huisartsen op het bureau kan staan, moet het apparaat nog wel wat afslanken. Foto: Mats van Soolingen

Complex, futuristisch en ongegeneerd fors. Het nieuwste wapen in de oorlog tussen mens en bacterie doet denken aan een experimentele computer uit de jaren vijftig. Buizen, kabels, chips en lasers lijken ad hoc vast gemonteerd aan metalen objecten. De naam van deze machine is toepasselijk onelegant: Single Cell MALDI-TOF.

Het apparaat huist in een onderzoekslaboratorium van de Hogeschool Leiden. Alleen wie een witte labjas met een rode kraag draagt, is hier welkom. Diezelfde outfit is juist weer verboden in het laboratorium twee deuren verderop, waar witte jassen met een groene kraag verplicht zijn. De dresscode heeft een serieus doel: voorkomen dat micro-organismen heimelijk tussen labs reizen en gevoelige experimenten ruïneren.

Lector Willem van Leeuwen draagt een blauwwitte kraag – die van zijn overhemd – terwijl hij in zijn kantoor het probleem rond urineweginfecties uitlegt. ‘Elke patiënt die bij de huisarts komt, krijgt nu zonder onderzoek standaard antibiotica mee’, begint de microbioloog. ‘Pas als die middelen niet aanslaan – en dat komt steeds vaker voor – wordt er een urinemonster op kweek gezet om te kijken welke bacterie eigenlijk de boosdoener is en hoe die kan worden bestreden. Dat proces kost drie weken.’

Tragedies voorkomen

Een poster in Van Leeuwens kamer herinnert aan de mogelijke consequenties van dergelijke tijdverspilling. Daarop prijkt een vergrote afbeelding van de bacterie Staphylococcus. Een onschuldig ogende bacterie die overal in ons lichaam een golf van verwoesting kan veroorzaken, mits hij de tijd krijgt. Van Leeuwen maakte het als jongeman van dichtbij mee, toen zijn zwager overleed als gevolg van een Staphylococcus-infectie.

Dergelijke tragedies hoopt Van Leeuwen in de toekomst te kunnen voorkomen, met behulp van de Single Cell MALDI-TOF. Hoe werkt het apparaat? In het lab wijst de lector, inmiddels volgens protocol gekleed in witte jas met rode kraag, naar een schermpje dat onthult wat er binnen in de machine gebeurt. Een druppeltje urine met daarin één enkele bacteriecel valt door een minuscule trechter. Op de bodem van een vat wordt deze cel met een laser beschoten. Door de elektrische schok die dit creëert, schieten de celcomponenten door een lange buis. Dit scheidt voornamelijk de verschillende eiwitten op basis van hun massa, waardoor ze op verschillende tijdstippen arriveren aan de andere kant van de buis. Die data wordt afgedrukt in een piekenpatroon. ‘Elke bacteriesoort heeft zijn eigen signatuur’, legt Van Leeuwen uit. ‘Binnen tien minuten kan het systeem de verantwoordelijke ziekteverwekker identificeren. Een paar uur later weten we ook welk antibioticum we moeten gebruiken.’

Huisartsen zijn wild enthousiast over de mogelijkheden, zeggen ze bij het lectoraat. Maar diezelfde artsen mogen de Single Cell MALDI-TOF nog niet gebruiken. De werking moet eerst officieel worden getoetst. Dat gaat nog zeker twee jaar duren,’ zegt Van Leeuwen. Die extra tijd komt de lector en zijn medewerkers ergens wel goed uit. ‘We willen uiteindelijk dat er bij elke huisarts een exemplaar ter grootte van een schoenendoos op de plank staat. Zoals je ziet moet het apparaat dus nog wel een beetje afslanken.’


‘Zij zijn van de hardware, wij doen de metingen’

Willem van Leeuwen is lector Innovatieve Moleculaire Diagnostiek aan de Hogeschool Leiden en moleculair medisch microbioloog aan het Erasmus Medisch Centrum Rotterdam. Foto: Mats van Soolingen

Lector Willem van Leeuwen is de eerste om te erkennen dat de creatie van de Single Cell MALDI-TOF niet had kunnen plaatsvinden zonder de bijdrages van BiosparQ. Dit bijzondere bedrijfje beschikt over technologie dat zijn oorsprong vindt in de bestrijding van biologisch terrorisme.

Hoe is de samenwerking tussen uw lectoraat en BiosparQ ontstaan?
‘Daarvoor moeten we terug naar de periode na ‘11 september’, toen in de VS de beruchte antraxbrieven rondgingen. De angst bestond dat terroristen in de toekomst vaker met ziekmakende bacteriën dood en verderf zouden zaaien. Op last van Defensie is TNO toen begonnen met het ontwikkelen van een scanner die de aanwezigheid van dergelijke bacteriën in de lucht kon detecteren.’

Toch werken jullie niet samen met TNO of Defensie.
‘Dat klopt. Enkele jaren na de start van dat project vond er bij Defensie een bezuinigingsronde plaats. Niet alleen de bestelling van Apache-helikopters en Leopard-tanks werd geannuleerd, ook dit project werd opgedoekt. Een paar betrokken jongens hebben toen alle patenten en vindingen opgekocht en zich gevestigd in het gebouw naast ons.’

Sindsdien werken jullie samen?
‘Ja, zeer nauw zelfs. De werknemers van BiosparQ komen hier doorlopend over de vloer. Onze studenten leren van hen allerlei technische ins en outs. We zijn als het ware getrouwd.’

Wetenschappers en commerciëlen, is dat wel een goede match?
‘Ja, want we hebben onze eigen rolverdeling. Zij zijn van de hardware, sleutelen aan alles. Er heeft maandenlang een gereedschapskist naast de MALDI-TOF gestaan. Wij doen de metingen, bouwen de bacteriedatabase. Maar gezamenlijk hebben we bestaande technologie herontwikkeld tot de effectieve ziekteverwekkerscanner die we nu hebben staan.’

Blijft het daarbij?
‘Nee, dit is pas het begin. We kunnen op termijn ook aan de slag met bloedbaaninfecties. Of luchtweginfecties. Of huidinfecties.
We kunnen ook waterkwaliteit gaan meten, of grondkwaliteit, of luchtkwaliteit. Er zijn eindeloos veel mogelijkheden met varianten van deze techniek.’

Deze rubriek is tot stand gekomen in samenwerking met Nationaal Regieorgaan Praktijkgericht Onderzoek SIA

Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.

Lees verder:

Over de auteur

Sebastiaan van de Water

Sebastiaan van de Water is freelance medewerker van New Scientist.



Plaats een reactie