Bits&Chips

Eindhovense vertaalslag cruciale schakel naar moleculaire dokter

7 april 2017 

Stel je voor: een moleculaire dokter die ín het lichaam voortdurend naar ziekteverschijnselen speurt en zo nodig een behandeling start. Deze droom is een stapje dichterbij nu Eindhovense onderzoekers een techniek hebben ontwikkeld die detectie van een ziekte vertaalt naar input die een dna-computer begrijpt.

Met dna kun je rekenen, maar het vertrouwde silicium zal het nooit gaan vervangen. Hoewel berekeningen met de drager van genetisch materiaal op ongekende schaal parallel kunnen worden uitgevoerd, blijkt het buitengewoon onpraktisch om het juiste antwoord te vissen uit de vijver vol foute uitkomsten die eveneens worden gegenereerd.

Sinds het principe in 1994 is aangetoond door in een reageerbuis een eenvoudig handelsreizigersprobleem op te lossen, is de interesse voor dna-computers daarom niet bepaald geëxplodeerd. Het bleef bij spielerei: de wortel trekken van een getal, een spelletje boter-kaas-en-eieren. Zonder meer indrukwekkende wetenschap, maar serieuze toepassingen kun je het niet noemen.

Illustratie: ICMS Animation Studio

Tot in 2004 Israëlische onderzoekers lieten zien waar de dna-computer echt kan uitblinken: in het biomedische domein, waar dna zich van nature thuis voelt. De Israëliërs ontwikkelden een volledig op dna draaiend systeem dat screent op genetische afwijkingen ín dna. Mogelijk interessant voor in het laboratorium, maar nog veel spannender als je bedenkt dat de diagnose ín het lichaam zelf zou kunnen gebeuren: een moleculaire dokter die je altijd met je meedraagt en die meteen ingrijpt als er iets mis is.

Idealiter zou de moleculaire dokter niet alleen kijken naar dna maar naar veel meer stoffen die iets zeggen over de gezondheid. Moleculaire sensoren daarvoor zijn er genoeg, maar helaas reageren dna-computers - die op basis van verschillende inkomende signalen een beslissing moeten nemen over de behandeling - alleen op input in de vorm van dna zelf.

Maarten Merkx en collega’s van de TU Eindhoven hebben nu een methode ontwikkeld waarbij een stukje dna vrijkomt als er een bepaald molecuul wordt gedetecteerd, een eiwit om precies te zijn. Elk type eiwit levert een ander stukje dna op. In een verre toekomst zou een dna-computer deze stukjes dna kunnen uitlezen en beslissen of er een medicijn moet vrijkomen.

Immuunsysteem

De Eindhovense techniek werkt met drie stukken dna: de Basis (B), de Output (O) en de Agressor (A). Zowel O als A hechten zich graag aan B, maar A maakt geen kans omdat de combinatie BO energetisch gunstiger is dan BA. En dus zweeft A eenzaam rond in oplossing.

Deze situatie verandert wanneer er een specifiek eiwit in de buurt is. Zowel B als O hebben een klein haakje dat aan het eiwit plakt. Dit haakje geeft de doorslag: B wisselt O dan in voor A. O komt dus vrij, klaar om een dna-circuit van input te voorzien.

De Eindhovenaren gebruikten voor hun experiment een toepasselijk eiwit, namelijk een antistof. Het immuunsysteem maakt een antistof aan als reactie op een ziekteverwekker. In dit geval ging het om een antistof voor een griepeiwit, maar het is mogelijk om voor elke antistof hetzelfde kunstje te doen. In potentie kan de techniek dus worden toegepast op een breed palet aan ziektes.

Abonneer direct op onze nieuwsbrief

abonneren

Introduction to sysML

22 mei

Eindhoven

Introduction to sysML

22 mei

Eindhoven

Power integrity for product designers

24 mei - 25 mei

Eindhoven