Blogger: Thomas Westerhuis
Gezond oud worden is natuurlijk fijn. Als ik denk aan oud worden, denk ik altijd aan mijn opa. Hij is een man van 2 meter 4, althans dat was hij ooit – als ik goed rechtop sta met mijn 1 meter 98 ben ik tegenwoordig langer. Hij loopt en fietst nog altijd vrolijk rond. Hij is vrijwilliger, volleybalt, schildert klompen, vlecht ooievaarsnesten. Kortom, een druk en sociaal leven.
Gezond oud worden is echter niet voor iedereen vanzelfsprekend. Uiteindelijk zijn alle mensen, ook jij en ik, onderhevig aan slijtage. Of het nu gaat om de rug, de lengte, of de algehele conditie; doorgaans gaat het allemaal met de leeftijd achteruit. Gelukkig is de moderne geneeskunde erg vernuftig en zijn we steeds beter in staat om deze beperkingen op te lossen. Maar soms zul je zien dat een goede uitvinding niet waterdicht is.
In hun lab werken de iGemmers van Groningen hard aan hun methode om een biofilm te herkennen en behandelen.
Zo zijn er afgelopen jaar, in 2022, ongeveer 88.000 nieuwe knie- of heupimplantaten geplaatst. Elk nummer in dit grote getal, elke uitgevoerde operatie, is een verhaal van een persoon die weer een wat terugwint. Het is weer iemand die op bezoek kan bij kennissen. Weer iemand die zonder ongemak een blokje om kan. Of het is weer iemand die zelf boodschappen kan gaan doen.
Nieuwe operatie
Maar aan deze operatie die zo veel vrijheid teruggeeft, zitten ook risico’s verbonden. Ongeveer drie procent van de patiënten, dus ongeveer 2600 mensen per jaar, ontwikkelt een infectie op het kunstgewricht. Het probleem begint al bij het detecteren van een infectie. Het is lastig om de exacte locatie aan te wijzen, waardoor infecties van het gewricht in de praktijk vaak onontdekt blijven. De infectie kan dus doorwoekeren. De bacteriën beginnen dan een hardnekkige bacteriële plak te vormen, een zogenaamde biofilm. Als het eenmaal zover is, is vaak de enige oplossing om een nieuwe operatie te ondergaan en het oude implantaat grondig schoon te maken.
Al deze problematiek moet beter kunnen. Dat is precies waar wij in Groningen mee bezig zijn in het kader van iGEM 2023. Wij willen patiënten met een nieuw gewricht en hun artsen de mogelijkheid bieden om beter op de hoogte te zijn van de status van de patiënt. De bedoeling is dat de patiënt een soort pleister met een naaldje aanbrengt. Denk bijvoorbeeld aan glucosemeters die mensen met diabetes ook dragen. Dit naaldje meet dan wanneer er wel en wanneer er geen bacteriën aanwezig zijn, zodat de patiënt zich minder zorgen hoeft te maken en de arts op tijd in kan grijpen.
Op biotechnologie.nl bloggen drie Nederlandse teams over hun deelname aan de iGEM competitie van 2023. Lees meer over iGEM.
Zo gezegd, is natuurlijk niet zo gedaan. Met behulp van synthetische biologie moeten wij slim gebruikmaken van handige dingen die zijn uitgevonden door de natuur. Zo nu en dan kunnen wij de natuur ook tegen zichzelf gebruiken. Bijvoorbeeld: Bacteriën die van plan zijn om zich op een implantaat te nestelen. Deze bacteriën doen dat door met elkaar te praten. Dit doen zij met behulp van een chemisch stofje, cyclic-di-GMP. Normaal signaleert dit stofje dat het tijd is om een biofilm te vormen, en juist dat signaal kan onze sensor ook oppikken.
Maar met alleen herkenning van dit stofje hebben we het probleem van biofilmformatie nog niet opgelost. Onze sensor is opgebouwd uit zowel een biologisch als een elektronisch component. Het begint allemaal bij de biologische component, ook wel de biosensor. Deze biosensor krijgt door handig gebruik te maken van moderne DNA-technieken drie nieuwe eigenschappen. Twee eigenschappen hebben we nodig om de biofilm goed te kunnen detecteren en de derde gaat alvast aan de slag om het probleem met de biofilm op te lossen.
De studenten onderzoeken of een bacterievirus een biofilm van bacteriën kapot kan knippen en zo groei ervan kan belemmeren.
Rood of groen signaal
Die derde eigenschap is de productie van een zogenaamd M13 bacteriofaag. Dat is een virus, maar dan voor bacteriën. M13 heeft, dankzij ons werk, ook een enzym aan de buitenkant wat als een schaartje de biofilm kapot kan knippen. Op die manier vermindert het probleem van de infectie en geeft het artsen de tijd en ruimte om te behandelen.
Dan terug te gaan naar de eigenschappen uit de eerste categorie, om te herkennen of er een bacteriële biofilm begint te vormen of niet. Daarvoor maken groen en rood fluorescent eiwit. Het rode fluorescerende eiwit staat altijd aan. Als we een rood signaal meten, weten we dat onze biosensor nog leeft en in potentie biofilm kan gaan detecteren. Het groene fluorescerende eiwit wordt alleen gemaakt als er cyclic-di-GMP in de omgeving zit. De elektronische component meet zowel het rode als het groene fluorescerend licht. Wanneer cyclic-di-GMP wordt gemeten, en biofilm dus aanwezig is, kan de elektronische sensor via de smartphone van de patiënt een berichtje sturen en dan is het duidelijk.
Met ons product zijn wij in staat om niet alleen een biofilm te detecteren, maar ook om de infectie gelijk te vertragen. De patiënt hoeft alleen maar zijn of haar telefoon in de gaten te houden om te weten wanneer het tijd is om de dokter op te zoeken. Wij hopen op deze manier in ieder geval bij te dragen aan een gezond en onbezorgd leven voor iemand die een frisse start heeft gekregen op een beweeglijk leven. Ouder worden we allemaal, laten we dan ook zorgen dat we ook allemaal gezond blijven.