Beeld: Bart van Overbeeke
De studentencompetitie SensUs werd voor de vierde keer georganiseerd. Iedere editie buigen internationale studenten zich over een biosensor voor een andere toepassing. Dit jaar moest het een sensor worden die adalimumab in het bloed van reumapatiënten meet. Nu duurt het nog lang voordat de uitslag van een bloedtest bekend is, terwijl het voor een patiënt belangrijk is om de juiste dosis te krijgen. Een te lage dosis heeft immers te weinig effect en een te hoge kan bijwerkingen veroorzaken omdat het middel het immuunsysteem onderdrukt. Daar komt bij dat adalimumab relatief duur is. Een goede biosensor die de juiste dosis snel kan bepalen, zorgt dus niet alleen voor een patiënt die zich beter voelt, maar ook voor een betere kosteneffectiviteit.
Dosering vaak bijgesteld
Namens Nederland nam het TU/e Sensing Team (kortweg T.E.S.T.) deel aan de wedstrijd om de beste sensor te ontwikkelen om adalimumab te meten. Het team van de Technische Universiteit Eindhoven bestond uit dertien deelnemers onder drie supervisors. Er waren vier awards te winnen, de ‘analytical performance award’, ‘creativity award’, ‘translational potential award’ en de ‘public award’. Team T.E.S.T. won twee eerste prijzen: de ‘analytical performance award’ (de belangrijkste prijs) en de ‘creativity award’, en was daarmee winnaar van de competitie.
Niet zo veel lab-ervaring
We spreken met drie deelnemers van het Nederlandse team: Chris Vu, Rody Mens en Thomas Romagnoli. De studenten vertellen dat zij in november 2018 voor het eerst bij elkaar kwamen en min of meer tot eind augustus – de datum van de wedstrijd – hebben doorgewerkt. ‘Naast onze studie’, aldus Chris. Ieder van hen moest eerst een selectieprocedure doorlopen om bij het team te kunnen. Het team bestond uit studenten medische wetenschappen en technologie, scheikundige technologie en scheikunde, biomedische technologie en informatica. ‘In het begin hadden we niet veel kennis over het analyt en de technieken’, vervolgt Chris, ‘dus we hebben er veel literatuur over gelezen en met professoren gepraat.’ Het team T.E.S.T. bestond voornamelijk uit bachelor-studenten met niet zo veel lab-ervaring. Ook misten ze binnen het team een student electrical engineering of technische natuurkunde voor de nodige technische kennis. ‘Dat gebrek aan expertise binnen het team zorgde wel voor wat vertraging; dat was een knelpuntje waar we tegenaan liepen. Sommige teams bestonden volledig uit master-studenten die eerder aan de jaarlijkse wedstrijd van SensUs mee hadden gedaan en wat dat betreft dus een voorsprong hadden.’ Team T.E.S.T. werkte samen met prof. dr. Maarten Merkx, die met zijn Protein Engineering onderzoeksgroep bezig is met het ontwikkelen van eiwitsensoren voor therapeutische antilichamen. Chris: ‘Dit was dus een goede match. Samen met hem hebben we een assaymethode bedacht om adalimumab te meten. We verwachtten niet dat we zouden winnen, maar ons resultaat was uiteindelijk het beste’, aldus Chris.
Lichtstraal
De biosensor die T.E.S.T. presenteerde om adalimumab-concentraties in bloedplasma te meten is gebaseerd op een ratiometrische bioluminescentiemeting met behulp van het doelmolecuul van adalimumab en een specifiek antilichaam. Als resultaat van de vorming en daaropvolgende herkenning van gevormde eiwitcomplexen, wordt een lichtsignaal gegenereerd door de combinatie van twee eiwitfragmenten in een bioluminescent eiwit. Om de reproduceerbaarheid van de assay onder variabele monsteromstandigheden te vergroten, maakte het team gebruik van een ratiometrische meetbenadering. De verhouding van de gemeten intensiteiten van twee kleuren levert een robuustere maat op die evenredig is aan de adalimumab-concentratie. Een monster van bloedplasma kan eenvoudig in een uniek ontworpen cartridge worden geplaatst die vervolgens in de biosensor wordt ingebracht. Binnen vijf minuten wordt het bioluminescentiesignaal gedetecteerd met behulp van fotodioden in een optisch systeem en omgezet in een adalimumab-concentratie.
Meer dan alleen reuma
T.E.S.T. ontwikkelde hiermee een biosensor die beslissende informatie geeft over de huidige en toekomstige behandeling, waardoor een behandeling van reumatoïde artritis gepersonaliseerd kan worden. Adalimumab wordt echter ook ingezet bij de behandeling van andere auto-immuun ziektes, bijvoorbeeld de ziekte van Crohn. Een van de prijzen was de ‘translatie potential award’: nadenken over de applicatie van de biosensor was ook onderdeel van de competitie. Het team keek verder dan alleen naar reuma: ‘Onze biosensor kan ook gebruikt worden bij andere auto-immuunziektes. Wij voorzien een in eerste instantie gemakkelijkere implementatie voor inflammatoire darmziekten en wilden andere toepassingen niet uitsluiten door ons uitsluitend te richten op reuma’, aldus Rody.
24 samples
Op de dag van de wedstrijd zelf kwamen alle teams samen in Eindhoven, waar zij hun biosensoren aan elkaar presenteerden en aan medische professionals, bedrijven en andere geïnteresseerden. Ook moesten zij ter plekke de werking van hun biosensor demonsteren: in 24 samples bloedplasma moesten zij de concentratie adalimumab meten en binnen vijf minuten het resultaat laten zien. ‘Daar waren tal van eisen aan verbonden, maar de belangrijkste eis was dat je nauwkeurig meet’, aldus Thomas.
En hoe nu verder? Team T.E.S.T. zou graag toekomst zien voor hun biosensor, en kijkt naar de opties om het project verder door te zetten. Thomas: ‘We zouden graag zien dat er iets met ons prototype gebeurt, en dat onze biosensor daadwerkelijk leidt tot een verbetering van de levenskwaliteit van de patiënten door gepersonaliseerde dosering.’