ENGINEERINGNET.BE - TU Eindhoven, het Rijnstate Ziekenhuis en Fontys Hogescholen hebben een nieuwe test ontwikkeld op basis van een 'glow-in-the-dark' benadering. Hiermee kan DNA/RNA van virussen en bacteriën worden gedetecteerd met dezelfde gevoeligheid als een PCR-test, in slechts 30 minuten.
"In onze sensoren combineren we eiwitten die een bepaald biomolecuul binden, zoals een antilichaam of DNA/RNA, met zogenaamde luciferase-enzymen die licht uitzenden bij detectie van het doelbiomolecuul in een monster", zegt Maarten Merkx van TU Eindhoven.
Bioluminescente sensoren hebben geen externe excitatie nodig en de 'glow-in-the-dark'-respons is te detecteren met de digitale camera in een smartphone. "Daarbij was het doel een test te ontwerpen met de gevoeligheid om een enkel stukje DNA te detecteren in een microliter monster, dat ook nog veel andere moleculen bevat", zegt mede-onderzoeker Harm van der Veer.
Om snel meer virale DNA/RNA-kopieën in een monster te produceren, gebruikten de onderzoekers 'recombinase polymerase amplification', die al werkt bij lage constante temperatuur. Voor specifieke detectie van het DNA/RNA in het monster werd CRISPR ingezet, een zeer nauwkeurige manier om stukjes DNA te herkennen en te binden.
De onderzoekers bonden twee CRISPR-eiwitten aan een gesplitst bioluminescent eiwit. Deze eiwitten zijn ontworpen om stukjes viraal DNA te herkennen en te grijpen. Als ze dat doen, worden de twee stukken van het bioluminescentie-eiwit samengevoegd en produceren ze blauw licht. Daarna kunnen de onderzoekers het blauwe licht detecteren met een digitale camera.
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 groen licht uit.
Om de nauwkeurigheid van de sensor te valideren, testten de onderzoekers COVID-19-patiëntmonsters die door het Rijnstate Ziekenhuis ter beschikking waren gesteld.
Volgende stappen zijn om de test geschikt te maken voor het detecteren van andere ziektes, en om een draagbaar microfluïdisch apparaat te ontwikkelen voor gebruik op locaties.
De onderzoekers willen ook een commerciële partner aantrekken die de tests op grote schaal kan produceren, waarbij rekening wordt gehouden met alle wettelijke stappen die bij het maken van een dergelijke test in acht moeten worden genomen.
