Testen, testen, testen! Het is vermoedelijk het meest herhaalde werkwoord op de Nederlandse sociale media. Helaas kampt ons land met een nijpend tekort aan testmateriaal, dus grootschalig testen op Covid-19 zit er nu simpelweg niet in. Bedrijven en wetenschappers werken daarom de klok rond om in sneltreinvaart tests op eigen bodem te produceren.
Ze gaan geen langdurig onderzoeksproject doen, daar is geen tijd voor, benadrukt Ronny van ‘t Oever. ‘We willen alleen wat puzzelstukjes bij elkaar brengen, bestaande technologieën toepassen op het coronavirus.’ Van ‘t Oever, directeur van micro- en nanotechnologiebedrijf Micronit, is een van de initiatiefnemers van Viralert, een in allerijl opgezette organisatie die zich ten doel stelt binnen enkele maanden testmateriaal te produceren op Nederlandse grond.
Iedereen is welkom om een steentje bij te dragen. Inmiddels hebben zich dertien bedrijven bij het initiatief aangesloten: van fabrikanten van biosensoren en diagnostisch testmateriaal, tot hoog-precisie- spuitgieters. Ook de vier technische universiteiten - Twente, Eindhoven, Delft en Wageningen - brengen hun expertise in.
Meer lezen in het Dossier Corona.
Ze zijn bepaald niet de enige. Wereldwijd zoeken bedrijven en onderzoeksinstellingen naar betere, snellere en opschaalbare methoden om betrouwbaar vast te stellen of we het virus onder de leden hebben, dan wel al eerder hebben gehad. De Foundation for Innovative New Diagnostics (FIND) in Genève houdt een lijst bij van al meer dan honderd nieuwe tests en is druk bezig deze met internationale laboratoria te evalueren. Ook in Nederland zijn al tests te krijgen om binnen enkele minuten vast te stellen of ons bloed antilichamen bevat - een teken dat SARS-CoV-2 al in ons lichaam heeft huisgehouden. Het probleem is dat de kwaliteit van zulke tests vaak te wensen overlaat.
Mocht een test wél goed presteren, dan is het onder de huidige omstandigheden bepaald niet zeker dat Nederland er grote aantallen van kan bemachtigen. Niet zo vreemd dus, dat biotechnologische experts de koppen bij elkaar steken om zelf een fatsoenlijke test te ontwikkelen.
Fluorescente deeltjes
De technologie waar Viralert op inzet, is ‘isotherme amplificatie’, een techniek om genetisch materiaal te vermeerderen. Slijm uit de neusholte wordt daarbij vermengd met chemicaliën om bij het RNA, de genetische code van het virus, te komen. Vervolgens zorgt een tweede oplossing voor de vermeerdering van het RNA tot een hoeveelheid die goed te detecteren is. Dit alles gebeurt op een lab-on-a-chip: een kunststof plaatje met kleine kanaaltjes waarin zowel de chemische reacties als de detectie plaatsvinden.
Dat laatste kan bijvoorbeeld met fluorescente deeltjes die zich aan de vermeerderde RNA-strengen hechten. Binnen een half uur zou het allemaal gepiept moeten zijn, terwijl de huidige coronatest al snel een dag in beslag neemt. Uitlezen van de resultaten kan met een relatief eenvoudig apparaatje en de sneltest is op elke locatie uit te voeren.
Voordat de test er is, zijn er alleen wel wat hordes te overwinnen, zegt Van ‘t Oever. Zo is het belangrijk dat de test minstens zo accuraat is als de tijdrovende, maar betrouwbare pcr-test. Om vals-positieve uitslagen te voorkomen, moet de test selectief genoeg zijn: je wilt niet dat hij aanslaat op een gewoon verkoudheidsvirus. Het coronavirus is echter voortdurend in verandering: de website Nextstrain toont een haarfijn vertakte stamboom. Om niet te veel vals-negatieve resultaten te krijgen, moet de test zich daarom richten op meerdere ‘herkenningspunten’ op het corona-RNA.
Het is vooral de vraag of de technieken beschikbaar zijn, anders heb je straks nog niks
‘We stellen ons ten doel om een sneltest van labkwaliteit te maken, maar we weten nog niet tot in detail wat dat inhoudt’, geeft Van ‘t Oever toe. ‘Dat soort vragen moeten we nog met experts op dat gebied oplossen.’
Doorslaggevend voor het uiteindelijke ontwerp is niet alleen wat technisch mogelijk is, zegt Van ‘t Oever. ‘Het is vooral de vraag of de technieken beschikbaar zijn, anders heb je straks nog niks. We willen niet afhankelijk zijn van wat er uit het buitenland eventueel kan worden geleverd. Dat is op dit moment een groter probleem dan of iets technisch kan.’
Omgebouwde reumatest
De sneltest van Viralert moet over enkele maanden gebruiksklaar zijn. Marcel Karperien en Richard Schasfoort, beiden hoogleraar aan de Universiteit Twente, mikken op een vergelijkbare termijn. Het tweetal bouwt momenteel een nieuwe testmethode op het gebied van reumatische artritis om tot sneltest voor Covid-19-immuniteit. Reumatische artritis is een auto-immuunziekte, waarbij het lichaam antilichamen aanmaakt die de eigen cellen in gewrichten aanvallen. ‘We gebruikten de technologie voor het karakteriseren van die antilichamen’, legt Karperien uit. ‘Het is een totaal ander doelgebied, maar de basisprincipes zijn hetzelfde.’
Dat basisprincipe is Surface Plasmon Resonantie (SPR), waarbij de sensor, naast antigenen van het coronavirus, een dun laagje goud bevat. Als er een laser op wordt gericht, ontstaat er een plasmon, vrij bewegende elektronen die het laserlicht afbuigen. Stroomt er een vloeistof met anti-lichamen over het oppervlak, dan zullen die zich binden aan de antigenen. Dit zorgt voor een meetbare verandering in de lichtreflectie.
De SPR-test zegt niet alleen iets over de aanwezigheid van antilichamen, maar verraadt eveneens hoe sterk die zich binden aan de antigenen. Dat is handig, want een sterke binding geeft een betere bescherming tegen het virus dan een zwakke binding.
‘Het andere voordeel is dat we een groot aantal verschillende antilichamen kunnen meten’, zegt Karperien. ‘Dat is nodig, omdat we nu nog niet precies weten op welke antilichamen we ons het beste kunnen richten. Niet elk antilichaam geeft evenveel bescherming tegen een nieuwe virusinfectie.’ Ten slotte hoopt de hoogleraar dat de test ook nog cytokines kan detecteren. Cytokines zetten het immuunsysteem aan tot actie tegen virussen. In het geval van Covid-19 doen ze het immuunsysteem echter soms op hol slaan, wat uiteindelijk kan leiden tot fibrose, littekenweefsel in de longen. Detectie van cytokines bij een zieke patiënt kan misschien helpen het risico hierop in te schatten.
Eind maart begonnen de hoogleraren met hun project, deze week testen ze al of de test geschikt is om gericht antilichamen tegen het coronavirus te detecteren.
Van kankerdiagnostiek naar virusdetectie
Universitair hoofddocent Sonia García Blanco (Universiteit Twente) had zich eigenlijk voorgenomen om de ochtend van het interview vrij te nemen, maar het komt er alweer niet van. Al ruim een week maakt ze werkdagen tot diep in de nacht. Net als haar collega besloot García Blanco een bestaand concept op een nieuwe manier toe te passen. Ze werkt al enige jaren aan optische chips om biomarkers van blaaskanker vroegtijdig te detecteren in urine. Hetzelfde principe wil ze nu toepassen op de detectie van het coronavirus en de antilichamen die het virus bestrijden. Ze wordt daarin gesteund door MESA+ en het TechMed Institute, instellingen die verschillende Twentse initiatieven op het gebied van Covid-19 coördineren.
Ook haar chip werkt met een laser waarvan de lichtoverdracht verandert, wanneer zich aan het oppervlakte van de sensor antigenen binden aan antilichamen. De resultaten zeggen niet alleen iets over de aan- of afwezigheid van het coronavirus of de antilichamen; ze verraden bovendien de concentratie van de betreffende stoffen. Wanneer de optische chips eenmaal werken, zijn ze volgens beproefde technieken op grote schaal te produceren op wafers.
Als de pandemie verdwijnt, kunnen we de sensoren weer aanpassen voor de vroegtijdige detectie van kankercellen
Het betreft echter geen gevestigde technologie: er is een prototype dat het nodige klinische sleutelwerk vereist, voordat het is toe te passen. García Blanco moet bovendien nog afwachten of ze de aangevraagde Europese coronasubsidie wel krijgt. Als het meezit, kan ze de chip over twee jaar testen in de praktijk - bijvoorbeeld als er een nieuwe uitbraak plaatsvindt. Het zou bovendien een mooie testcase vormen voor de optische detectie van biomarkers, zegt ze. ‘Het zou de ontwikkeling enorm versnellen. Als de pandemie verdwijnt, kunnen we de sensoren weer aanpassen voor de vroegtijdige detectie van kankercellen.’
Er zijn meer initiatieven voor het produceren van coronatests van Nederlandse snit. Zo kwam eerder Innatoss Laboratories in het nieuws, een diagnostisch lab in Oss dat werkt aan immuuntesten van het coronavirus. Omdat een centrale coördinatie ontbreekt, is onbekend hoeveel initiatieven er momenteel lopen. Welke tests uiteindelijk de goedkeuring van het RIVM zullen kunnen wegdragen en grootschalig zijn in te zetten, valt ook nog te bezien. Het RIVM kon helaas niet reageren op vragen hieromtrent. De drukte rondom het Coronavirus was te groot.
Meer lezen over technologie in de corona-crisis? Bekijk het nieuwe Dossier Corona.
Tekst: Enith Vlooswijk
Foto: Depositphotos.com
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.