N.B. Het kan zijn dat elementen ontbreken aan deze printversie.
Reportage
Biologie Onderzoekers van het Radboudumc ontwikkelden een genetische analyse om infectieziektes nauwkeurig in beeld te brengen.
:format(webp)/s3/static.nrc.nl/images/gn4/stripped/data99259253-a92d0a.jpg)
Met meer zekerheid vaststellen welke schimmel verantwoordelijk is voor een infectie, voorafgaand aan een behandeling al weten of een bacterie resistent is tegen antibiotica, of achterhalen hoe een virus zich door een ziekenhuis verspreidt. Op de afdeling medische microbiologie van het Radboudumc in Nijmegen werken onderzoekers aan een methode die dit allemaal mogelijk maakt – sneller en exacter.
Door de volgorde van het dna te bepalen (‘sequencen’), verkrijgt de afdeling meer informatie over een micro-organisme. Sequencen zelf is niet nieuw, maar werd niet eerder toegepast op infectieziektes in de kliniek. Waar microbiologen voorheen alleen de ziekteverwekker konden vaststellen, kunnen ze nu ook de variant en eventuele resistentie bepalen. De methode van het Radboudumc werd al toegepast voor het monitoren van corona en is steeds vaker een alternatief voor conventionele testen.
Arts-microbioloog Heiman Wertheim begeleidt de ontwikkeling van de sequencing-methode. „Dit project liep al voordat de coronapandemie begon, maar we konden de methode hiervoor meteen toepassen in de rioolwatersurveillance, waarbij we de concentratie coronavirusdeeltjes in het water monitoren.”
Veel breder inzetbaar
Maar het sequencen van ziekteverwekkers is veel breder inzetbaar. „Als een soort detective kunnen we de bron van een infectie opsporen. Zo kunnen we bijvoorbeeld gerichte maatregelen opstellen tegen de verspreiding van de ziekenhuisbacterie MRSA.”
Bio-informaticus Jordy Coolen ontwikkelde de methode grotendeels. Hij legt uit hoe traditionele infectieziektelabs te werk gaan: monsters van patiënten met een infectie komen binnen op de microbiologieafdeling, waar laboranten vaststellen om welke bacterie, schimmel of virus het gaat. De ene optie is een celkweek van enkele dagen om te kijken of er iets groeit, waarna microbiologen het organisme identificeren. Een andere optie is een PCR-test, waarbij een PCR-reactie het dna vermenigvuldigt. Coolen: „Dit kennen we natuurlijk van de coronapandemie, de uitslag is positief of negatief. Het nadeel is dat je maar voor één specifieke ziekteverwekker tegelijk test en dat je niets te weten komt over de genetische variant van de besmetting.”
Het sequencen vindt plaats in het Radboudumc Genome Technology Center, waar voorheen alleen menselijke genomen werden gescreend. Micro-organismen zijn daar nu ook aan de beurt. In een blauwverlichte ruimte staat een tiental apparaten, de meeste zo groot als koelkasten. Dat zijn sequencers – ze bepalen de volgorde van basenparen in geknipte stukjes dna. „Sommige apparaten analyseren stukjes van zo’n driehonderd basenparen, andere van twintigduizend. Wij gebruiken die met de korte stukjes, die zijn accurater.” Het genoom van een bacterie bevat ongeveer vijf miljoen basenparen.
Als het dna gesequenced is, begint de puzzel. De data uit de sequencer bevat de basenpaarvolgordes van al die kleine stukjes dna. Een computer vergelijkt de losse reeksen en plakt ze weer aan elkaar. Dat is lastig – het dna is afkomstig uit meerdere cellen en dezelfde stukjes komen dus honderden malen voor. Daarnaast zitten er kleine foutjes in.
Direct een diagnose stellen
Coolen ontwikkelde een ‘pijplijn’ om van deze brij het genoom te reconstrueren én een gedetailleerd rapport te maken met informatie over de variant, resistentie, verspreiding en eventuele extra ziekmakende eiwitten. Zo kunnen artsen direct een diagnose stellen en een behandeling kiezen. Steeds meer Nederlandse laboratoria passen de methode toe of sturen hun monsters op om moeilijk te identificeren micro-organismes te herkennen of een uitbraak in kaart te brengen.
Er zijn maar minieme hoeveelheden dna nodig. En de analyse is een stuk sneller dan de traditionele methode. „Voor infectieziektes, zoals veroorzaakt door de Candida auris schimmel, is deze snelheid cruciaal”, zegt Coolen. Een ander voordeel is dat je een infectie kan identificeren zonder voorkennis, sequencen wijst precies uit wat het monster bevat. Met een PCR-test kan dat niet: voor verschillende ziekteverwekkers zijn verschillende testen nodig.
Het is duur, maar Coolen benadrukt dat de techniek ook kosten kan besparen. „Een bacterie kan resistent zijn tegen een voorgeschreven antibioticum. De sequencingmethode kan dat vaak nauwkeuriger aantonen dan traditionele testen. Daarmee bespaar je op onnodig gebruik van dure medicatie die niet aanslaat.”
