Meer begrip van ziektes met nieuwe DNA-onderzoekstechniek

dnaTechniek biedt mogelijkheid om biosensoren te ontwikkelen
Biofysici van de Vrije Universiteit Amsterdam hebben een nieuwe techniek ontwikkeld waarmee DNA-moleculen met behulp van ultrasoon geluid op een gecontroleerde manier gemeten en gemanipuleerd kunnen worden. De techniek biedt belangrijke mogelijkheden voor toepassing in biofysisch onderzoek en de gezondheidszorg. Zo zou gebruik in biosensoren kunnen zorgen voor een snellere opsporing van virussen als hiv of ebola. Het onderzoek is verschenen in het wetenschappelijk tijdschrift Nature Methods.

Ultrasoon geluid toegepast op DNA
“Het is de eerste keer dat ultrasoon geluid op deze manier wordt ingezet”, legt VU-fysicus Gerrit Sitters van de vakgroep Biofysica onder leiding van hoogleraren Erwin Peterman en Gijs Wuite uit. Grotere deeltjes en cellen werden al met ultrasoon geluid gemanipuleerd, maar niet eerder werd deze techniek toegepast op DNA. “Onze nieuwe aanpak zorgt ervoor dat je moleculaire biologische systemen, zoals de interactie tussen DNA, RNA en eiwitten, op een goedkope en snelle manier zeer nauwkeurig kunt meten.”

Plastic bolletjes
Samen met collega’s van de Medische Universiteit Innsbruck is de methode uitgewerkt. VU-wetenschappers Gerrit Sitters en Douwe Kamsma hechtten minuscule plastic bolletjes vast aan de DNA-moleculen. Door ultrasoon geluid hierop los te laten worden de bolletjes weggeduwd en daarmee de DNA-strengen uitgerekt. Zo kunnen de onderzoekers zien wat de lengte van het DNA is. De kracht op het DNA kan op een gecontroleerde manier worden veranderd door het geluid harder of zachter te zetten. Door eiwitten aan het DNA toe te voegen kan vervolgens gemeten worden wat voor taken zij uitvoeren op het DNA.

DNA-strengen worden uitgerekt door microscopische bolletjes (rood) weg te duwen met geluidsgolven. Aan de andere kant zijn de DNA-strengen aan glas bevestigd waarachter de geluidsbron zich bevindt.

Met één chip kijken naar honderden DNA-moleculen
Wetenschappers kunnen met deze nieuwe techniek verder onderzoek doen naar moleculaire biologische processen, wat kan leiden tot meer begrip van ziektes op moleculaire schaal. De bestaande technieken van het meten en manipuleren van enkele DNA-moleculen met behulp van laserlicht zijn echter vaak heel duur en ingewikkeld. “Je hebt er grote apparaten en opstellingen voor nodig die een heel lab vullen. Voor onze nieuwe methode met ultrasoon geluid heb je eigenlijk maar één chip nodig’, vertelt Sitters. “Een ander cruciaal voordeel is dat we met onze nieuwe techniek naar honderden DNA-moleculen tegelijk kunnen kijken, in plaats van maar naar één.”

Biosensoren
In de toekomst zou de nieuwe techniek ook gebruikt kunnen worden in biosensoren. Een bekend voorbeeld van een biosensor is de glucosemeter bij diabetespatiënten. Sitters: “Mensen met suikerziekte nemen bij zichzelf een druppel bloed af en meten daarmee binnen enkele seconden hun bloedsuikerspiegel. Glucose is echter relatief makkelijk te meten, want dat zit in hele hoge concentraties in het bloed.” Met de nieuwe techniek van de VU-wetenschappers zouden biosensoren ontwikkeld kunnen worden die moleculen kunnen meten die in veel lagere concentraties in bloed zitten, bijvoorbeeld een virus als hiv, ebola of griep. Sitters: “Dat is zoeken naar een speld in een héle grote hooiberg. Nu moet je daarvoor bloedonderzoek doen in een laboratorium van een ziekenhuis. Het duurt dan dagen of zelfs weken voordat de uitslag bekend is. Nieuwe biosensoren zouden dit proces enorm kunnen versnellen.”

De vakgroep heeft patent aangevraagd op de nieuwe techniek en is in gesprek met partijen om de techniek verder te ontwikkelen als onderzoeksinstrument en biosensor.
Bron: VU