Dit bericht staat, met illustraties, ook op
https://www.utwente.nl/nieuws/!/2018/5/143537/virusdetector-op-basis-van-levensechte-wisselwerking
Virusdetector op basis van levensechte wisselwerking
Sensor krijgt zelfde oppervlak als een cel
Om het influenza-virus met succes te detecteren, ook in kleine concentraties,
wil je het liefst weten op welke manier het virus gezonde cellen 'aanvalt'.
Promovendus Mark Verheijden van de Universiteit Twente slaagt erin, deze
interactie te meten door het celoppervlak na te bootsen op een sensor, met alle
dynamiek van dien. Deze kunstmatige biologische laag is bijvoorbeeld ook toe te
passen als coating van implantaten.
De aanwezigheid van een virus detecteren is één, maar wat weten we daarmee over
de wisselwerking met gezonde cellen? Als we zo'n meting preventief willen
gebruiken, is het belangrijk om die interactie goed te snappen. En: hoe
verschilt de reactie op het virus bij mens en dier? Klassieke metingen schieten
dan tekort, omdat ze losstaan van de dynamische interactie die bepalend is voor
het effect van het virus. Het liefst zou je een virus 'opvangen' op een
oppervlak dat lijkt op de wand van een gezonde cel. Verheijden is erin
geslaagd, dit oppervlak na te bootsen.
Vogelgriep
Het bio-geïnspireerde celoppervlak bestaat uit een dubbellaag van lipiden:
zeepmoleculen waarvan de samenstelling is te variëren van boter- tot
olieachtig. Deze basis heeft Verheijden onder meer gebruikt om het effect van
influenza A te onderzoeken. Dit virus heeft verschillende verschijningsvormen
voor vogels of mensen. Dat maakt ook het verschil in de interactie; als het
virus muteert, kan het overspringen van vogel naar mens. Het virus herkent
specifieke suikerstructuren aan het celoppervlak. Die suikers heeft Verheijden
toegevoegd aan de dubbellaag. Als model voor het virus laat Verheijden er
hemagglutinine (HA) op los, het oppervlakte-eiwit waarmee een virus zich bindt.
Dit stelt hem in staat om de interactie in kaart te brengen: hoewel veel bekend
is over virussen, zijn de bindingen met cellen en hun dynamische membraan nog
niet goed bekend.
Blaasjes
De bio-geïnspireerde laag heeft nog meer toepassingen. Implantaten, voorzien
van zo'n laag, zijn beter biocompatibel en laten minder
afstotingsverschijnselen zien. Maar het is ook mogelijk om juist een laag te
maken waaraan biomoleculen moeilijk hechten, bijvoorbeeld bij een katheter
waarop we ons geen vervuiling kunnen permitteren. Behalve virussen kan de
dubbellaag bijvoorbeeld ook 'vesicles' detecteren: blaasjes die worden
afgescheiden door cellen en die fungeren als biomarkers in bijvoorbeeld
ziekteprocessen. In de snel opkomende technologie van organ-on-a-chip kunnen de
lagen gebruikt worden om zoveel mogelijk levensechte omstandigheden na te
bootsen rondom een mini-orgaan op een chip.
Krachtig platform
De lipide dubbellaag biedt daarmee een krachtig platform om verschillende
biologische interacties te onderzoeken en te sturen. Meting vindt bijvoorbeeld
plaats met optische technieken, maar ook met zeer nauwkeurige
micro-weegschaaltjes - quartz crystal microbalance.
Mark Verheijden heeft zijn onderzoek uitgevoerd in het Bioinspired Molecular
Engineering Lab geleid door prof Pascal Jonkheijm. Hij heeft nauw samengewerkt
met promovendus Daniele di Iorio. De groep maakt deel uit van het MESA+
Instituut voor Nanotechnologie en het TechMed Institute. Het onderzoek is onder
meer mogelijk gemaakt dankzij de Vidi-subsidie die Pascal Jonkheijm,
Verheijden's promotor, heeft ontvangen van de Nederlandse Organisatie voor
Wetenschappelijk Onderzoek (NWO).
Mark Lloyd Verheijden (Oosterhout, 1989) heeft zijn proefschrift
'Supramolecular binding of vesicles, viruses and cells to biomimetic lipid
bilayers'<https://ris.utwente.nl/ws/portalfiles/portal/30602879> verdedigd op
25 mei 2018.
ir. Wiebe van der Veen, sr. communicatieadviseur wetenschap/beleid,
Universiteit Twente, Marketing & Communicatie, gebouw Spiegel, Postbus 217,
7500 AE Enschede, T 053 4894244 M 0612185692,
www.utwente.nl<http://www.utwente.nl/> Twitter @WiebeRenze linkedin
https://www.linkedin.com/in/wiebev/
