Je leest:

Sneller moleculen in bloed meten

Sneller moleculen in bloed meten

Auteur: | 15 oktober 2018

Groningse onderzoekers hebben een nieuwe methode gevonden om de concentratie van verschillende stoffen in bloed sneller te meten. Een veelzijdig systeem, maar om het echt toe te passen hebben ze nog hulp nodig.

151021 f lu738 073
In het ziekenhuis analyseren ze je bloed, maar dat bevat al snel 100.000 verschillende moleculen. Soms is het daardoor lastig om de juiste moleculen te kunnen detecteren.

In het ziekenhuis nemen ze vaak bloed af om te kijken of je nog gezond bent of te ontdekken wat je ziek maakt. Maar in het laboratorium kunnen ze sommige stoffen nog helemaal niet makkelijk meten. Het kost soms dagen of weken om bijvoorbeeld de gehaltes van bepaalde aminozuren te bepalen, stoffen die we associëren met een bepaalde ziekte. En dat is natuurlijk niet ideaal als je snel wilt ingrijpen. Giovanni Maglia, hoogleraar chemische biologie aan de Rijksuniversiteit Groningen, en zijn collega’s hebben nu een nieuwe methode ontwikkeld om die meting een stuk sneller te maken.

Kleine gaatjes

Maglia baseert zijn systeem op nanoporiën, gaatjes van ongeveer twee of drie nanometer groot die hij maakt met eiwit-tubes in een kunstmatig membraan. Met deze poriën maakte de onderzoeker een systeem om kleine moleculen te detecteren. Je laat bloed langs het membraan stromen, en alleen kleine moleculen die passen komen in de poriën terecht. Daar binden ze aan speciale eiwitten. “We hebben eiwitten uit het membraan van bacteriën gehaald. Deze eiwitten zijn gemaakt om bepaalde moleculen zoals voedingsstoffen te herkennen en te binden, om ze vervolgens door het celmembraan te leiden.”

Een aantal van deze eiwitten wisten de onderzoekers in de poriën te stoppen. En om daadwerkelijk te zien dat die eiwitten aan de moleculen binden, maken de onderzoekers gebruik van een zogenoemde ionenstroom. “We laten een constante stroom door elke porie lopen, die in eerste instantie gelijk blijft. Maar als het eiwit bindt, verandert hij van vorm”, vertelt Maglia. “Dit zorgt ervoor dat de elektrische stroom die door de porie loopt ook verandert.” Deze verandering bleek voor elk molecuul anders. De onderzoekers houden de stroom in elke porie in de gaten en detecteren zo precies welk molecuul aanwezig is. “De eiwitten laten de moleculen ook weer los, dus we zien het signaal schommelen”, legt Maglia uit. “En hoe vaker dit signaal op en neer gaat, hoe vaker het eiwit bindt en hoe hoger de concentratie van een molecuul in het bloed.”

Uitbreiden

In totaal passen zo’n tien tot twaalf van deze eiwitten in een porie, maar volgens Maglia breid je het systeem heel gemakkelijk uit. “We kunnen een membraan maken met wel duizend nanoporiën. Op deze manier meet je dus veel verschillende moleculen met één apparaat. Je hoeft alleen nog maar het bloed langs het membraan laten stromen, en de eiwitten doen het werk.”

Zover is het alleen nog niet. De onderzoekers hebben hun systeem eerst getest met onder andere glucose. “De huidige glucose meters werken met enzymen die een reactie aangaan met de glucose”, zegt Maglia. “Op den duur verliezen deze enzymen hun werking, dus meet je niet meer nauwkeurig. Ons systeem blijkt een stuk robuuster, en blijft langer werkzaam.”

Maglia sensor large
Een illustratie hoe de sensor van de Groningse hoogleraar Giovanni Maglia eruit kan zien. De eiwitten in de nanoporie binden aan specifieke moleculen in bloed en veranderen de stroom die door de porie loopt. Zo kun je detecteren welke stoffen er in het bloed aanwezig zijn.
Via Giovanni Maglia, met toestemming

Veel winst

Ook keek Maglia naar moleculen die we nu nog niet goed kunnen detecteren, zoals het aminozuur asparagine, wat een belangrijke rol speelt bij het afbreken van gifstoffen in het lichaam. Het systeem gaf binnen dertig seconden een concentratie, maar het duurde nog even voor ze konden controleren of dit ook echt klopte. “We stuurden het bloed naar een analytisch lab ter controle”, vertelt Maglia. “Maar zij deden er drie weken over om de concentratie te bepalen. De concentratie bleek wel te kloppen, dus dat laat maar zien hoeveel winst er met onze techniek te behalen valt.”

De limiet van deze techniek zit hem vooral in de beschikbare eiwitten. Niet alle eiwitten die de onderzoekers uit de bacteriën haalden bleken in de poriën te passen of goed aan de poriën te binden. Maar Maglia verwacht dat hij het systeem nog wel verder kan uitbreiden. “We hebben vooral tijd nodig om al deze beschikbare eiwitten te testen. Zo werken we nu bijvoorbeeld aan het detecteren van vitamines en dat lijkt goed te werken.”

Met het bewezen concept op zak zoekt Maglia nu partners die willen helpen bij de verdere ontwikkeling: “We zoeken techneuten om ons systeem om te bouwen tot een werkend handzaam apparaat en bedrijven die de techniek toe willen passen.”

Bronnen:

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink, en hoort bij het thema Ziekten voorkomen op Biotechnologie.nl.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 15 oktober 2018

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.