Van tomatenvirus identificeren tot donororganen matchen
Al enkele jaren volgt biotechnologie.nl studenten die meedoen aan de studentenwedstrjd iGEM. Elk jaar komen teams met creatieve ideeën die wereldproblemen moeten oplossen. Maar wat gebeurt er na de wedstrijd? Veranderen de ideeën daadwerkelijk de wereld, of liggen de projecten ergens opgeslagen in een stoffige kamer op de universiteit? Biotechnologie.nl bezocht een voormalig lid van team Wageningen.
Op de derde verdieping van een modern, met hout bedekt gebouw bevindt zich het kantoor van CEO Niek Savelkoul, een vrolijk lachende bijna-dertiger met een donkere baard. Vier jaar geleden richtte hij de start-up Scope Biosciences op. Het bedrijfje ontwikkelt handzame, diagnostische testen voor een scala aan ziekten. Op het bureau van Savelkoul ligt een wit, 3D-geprint balletje. Niet glad zoals een voetbal, maar met talloze kleine bobbels, net als een bolletje wol. Het is een uitvergroting van het zikavirus. Een herinnering aan waar de start-up allemaal mee begon: de studentenwedstrijd iGEM in 2017.
Het draait bij Scope Biosciences allemaal om de inhoud van dit ene bruine buisje. Daarmee testen ze op allerlei ziekten.
Multi-sensor
“We waren een enthousiast clubje studenten”, herinnert Savelkoul zich. “Misschien wel iets té enthousiast.” Tijdens de studentencompetitie ontwikkelde Savelkoul met elf medestudenten een bacterie die verschillende ziektes moest detecteren, als een soort sensor. Het jaar voor de competitie was er een grote uitbraak van het zikavirus in Zuid- en Midden-Amerika. Dat zat nog vers in het geheugen van de studenten. Maar ook andere onderwerpen haalden de lijst met mogelijke projecten. “Uiteindelijk kozen we ervoor om een groot deel van die ideeën samen te voegen in één systeem”, vertelt de oud-student. Een sensor die tropische ziekten herkent. Van het zikavirus tot ebola, afhankelijk van het ontwerp. Detecteerde de sensor zo’n ziekte in het bloed van een proefpersoon, dan kleurde hij geel. “Dat werkte voor geen meter”, zegt Savelkoul lachend.
Toch staan we nu, zes jaar later, in het gebouw waar vier van de voormalige iGEM-teamleden diagnostische testen ontwikkelen. Oprichter Savelkoul demonstreert in het laboratorium hoe hun huidige test wél succesvol een tomatenplantenziekte kan herkennen. Omdat tomatenplanten met het virus niet toegestaan zijn in het lab, voert hij de test uit op een gezonde plant. Met de dop van een klein plastic buisje perforeert hij een schijfje uit het blad van de tomatenplant en laat dat in het buisje vallen. Erin zit een klein balletje en een vloeistof. Nadat de bioloog de dop aandraait, schudt hij het geheel. “Het balletje breekt nu de cellen van het blad, waardoor de celinhoud en de mogelijke virussen erin, vrijkomen”, licht Savelkoul toe. Enkele microliters daarvan mengt hij met de vloeistof uit het speciale bruine buisje, gemaakt door Scope Biosciences. En dan begint het.
Met de oranje dop perforeert Savelkoul een schijf uit het blad om te testen om de plant besmet is met het tomato brown rugose fruit virus.
Zoeken op moleculaire schaal
Op moleculaire schaal ontvouwt zich een scala aan activiteiten. Een moderne, biologische zoekmachine, genaamd CRISPR-Cas, speurt al het genetisch materiaal in het buisje af op zoek naar een uniek stukje RNA dat in het virus voorkomt. Toch is dat zoeken naar een speld in een hooiberg. Daarom bevat het bruine buisje een minuscuul kopieerapparaat dat al het genetische materiaal van het virus kopieert. Dat vergroot de kans dat de CRISPR-zoekmachine het genetisch materiaal van het virus tegenkomt tussen al het plantmateriaal. Slaagt het zoeksysteem, dan vindt er een reactie plaats die uiteindelijk leidt tot een fluorescerend molecuul, een stofje dat oplicht onder uv-licht. Simpel gezegd: licht de vloeistof op bij blacklight, is de plant besmet met het virus.
Dit apparaat bevat een uv-lamp en meet daarmee de fluorescentie in het kleine buisje. De rode lijn op het scherm geeft aan dat het monster inderdaad oplicht.
Dit alles gebeurt in zo’n tien microliter vloeistof, in een reageerbuisje ter grootte van een vingernagel. Een speciaal afsluitbaar apparaat met uv-lamp en computerscherm meet vervolgens de fluorescentie in het kleine buisje. Savelkoul duwt op de startknop en er verschijnt een rode lijn op het scherm. Die lijn begint laag, maar loopt na twintig minuten omhoog. “Die hoge waarde geeft aan dat het virus aanwezig is”, verklaart Savelkoul. Vanwege strikte regelgeving gaat het hier puur om een voorbeeld en is de plant gelukkig niet echt besmet. Normaal gesproken zou het apparaat geen fluorescentie meten bij deze plant en zou de lijn laag blijven.
Dat laatste is goed nieuws voor veredelaars en boeren. “Een kilo tomatenzaad kost tot twee keer zoveel als een kilo goud”, vertelt Savelkoul. Omdat het zo kostbaar is, willen veredelaars eerst goed testen of de planten en hun zaden virusvrij zijn, voordat zo’n ziekteverwekker van plant naar plant springt en alle gewassen doodt. In westerse landen laten veredelaars en bedrijven voornamelijk testfaciliteiten hun planten en zaden testen op zulke ziekteverwekkers. “Maar in landen in Azië en Zuid-Amerika zijn er vaak weinig grote labs aanwezig”, zegt Savelkoul. “Voor veredelaars en boeren daar kan onze test enorm nuttig zijn.”
Lessen uit de studentencompetitie iGEM
De diagnostische test die nu op tafel ligt, lijkt niets meer op het idee waar de studenten in 2017 mee aan de slag gingen. “Eigenlijk zijn we dus geen start-up dat uit een iGEM-project is ontstaan”, zegt Savelkoul. Wel werken vier van de teamleden bij Scope Biosciences en hebben de biotechnologen een hoop kennis vanuit de iGEM-competitie meegenomen. Savelkoul: “We hebben tijdens die wedstrijd geleerd hoe diagnostiek werkt en we ontdekten vooral wat we niet moeten doen.” Daarnaast bood iGEM andere belangrijke lessen. “We werden daar gedwongen om in een vroeg stadium met de gebruikers te praten.” Daardoor kregen de studenten meer inzicht in hoe hun project de gebruikers kan helpen én hoe de wereld hun project beïnvloedt. Human practices, noemt iGEM dat. Een overweldigende ervaring volgens Savelkoul, maar wel nuttig. “Met die kennis maak je het design beter en passender voor de gebruikers.”
In vier jaar tijd hebben Savelkoul en zijn collega’s een hoop verschillende diagnostische testen gemaakt. Zo ontwikkelde zijn bedrijf een test die aantoont of een patiënt en donororgaan een match zijn, een test om salmonella te detecteren en wolvensporen te onderscheiden van hondensporen. Heel divers, maar de basis van elke test is hetzelfde. De biologische zoekmachine blijft gelijk, alleen de zoekopdracht verandert. “We hoeven dus alleen het stukje genetisch materiaal, dat dient als zoekopdracht, aan te passen”, aldus de bioloog.
Dat betekent niet dat de wetenschappers nu achterover gaan zitten. De CEO zit vol ideeën om de diagnostische testen te verbeteren of uit te breiden. “Een product is nooit af”, zegt Savelkoul. “Er zijn nog vele verbeteringen te verzinnen. Precies dat maakt een start-up ook zo leuk: je kunt je nieuwe ideeën direct zelf testen.” In het verleden bijvoorbeeld ontwikkelde Savelkoul en zijn team diagnostiek op zo’n manier door, dat ze nu niet alleen aantonen of een ziekteverwekker aanwezig is, maar ook om welke variant het gaat. De bioloog vergelijkt het met het coronavirus: “Daarvan kenden we bijvoorbeeld de alfa-, delta- en omikronvariant, en de een was schadelijker dan de ander”. Dat geldt ook voor andere ziekten. Bovendien vereist de ene variant soms een totaal andere behandeling dan een ander.
De echte wereld in
Nu het team niet meer slechts voor spek en bonen meedoet, krijgen ze te maken met uitdagingen en problemen van de echte wereld. “Vooral in het begin was het stressvol”, vertelt Savelkoul. “Als oprichter moest ik echt alles zelf doen, van vacatures schrijven en kandidaten interviewen tot de boekhouding en licenties.” Ondertussen is de start-up uitgegroeid tot een vlot draaiend bedrijfje met negen werknemers. Winst maken ze nog niet, maar financiële zorgen hoeft de voormalig iGEM-student zich niet te maken. Met net opgehaalde subsidies en venture capital investeringen kan Scope Biosciences voorlopig vooruit.
Niek Savelkoul demonstreert de test.
In de toekomst zullen er steeds meer start-ups tot stand komen door de studentenwedstrijd iGEM, vermoedt Savelkoul. iGEM richt zich op ideeën die toepasbaar zijn in de wereld en de competitie heeft bovendien de laatste jaren een moderniseringsslag gekregen. Het ondernemerschap-element is bijvoorbeeld een groter onderdeel geworden. Daarmee worden studenten klaargestoomd om hun ideeën uit te werken in de echte wereld. Ook dit jaar bikkelen vijf Nederlandse studententeams een half jaar lang in het laboratorium om met hun ideeën de wereld te verbeteren. Wie weet richten zij over enkele jaren ook een start-up op om hun project naar de markt te brengen.
