‘Zelfdenkende medicijnen’ met DNA-computer stap dichterbij

Onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e) presenteren vandaag een nieuwe techniek die het mogelijk moet maken om met behulp van DNA-computers de afgifte van medicatie in het bloed te controleren. In het vakblad Nature Communications beschrijft het team, onder leiding van biomedisch ingenieur Maarten Merkx, hoe ze voor het eerst een DNA-computer hebben ontwikkeld die in staat is om meerdere antistoffen in het bloed te detecteren en op basis daarvan een berekening uit te voeren. Dit is een belangrijke stap in de ontwikkeling van slimme, ‘zelfdenkende’ medicijnen, waarmee op termijn de medicatie van bijvoorbeeld reuma en de ziekte van Crohn beter kan worden gecontroleerd, met minder bijwerkingen en lagere kosten.

De methode die de TU/e-onderzoekers presenteren is te vergelijken met een beveiligingssysteem dat eigenhandig een deur opent afhankelijk van de persoon die ervoor staat. Wanneer de camera de persoon herkent, gaat de deur van het slot, maar bij een onbekende blijft de deur dicht. “Het onderzoek naar diagnostische tests richt zich vaak alleen op de ‘herkenning’, maar het bijzondere aan dit systeem is dat het nadenkt en dat het kan worden gekoppeld aan een actie zoals de afgifte van een medicijn”, zegt hoogleraar Biomedical Chemistry Maarten Merkx.

DNA-computer
Om een dergelijke bewerking te kunnen doen is dus ‘denkwerk’ nodig. Die rol wordt in dit systeem vervuld door een zogenaamde DNA-computer. DNA kennen we als de drager van genetische informatie, maar DNA-moleculen blijken ook zeer geschikt om moleculaire berekeningen mee te doen. De volgorde binnen een DNA-molecuul bepaalt met welke andere DNA-moleculen het kan reageren, waardoor onderzoekers van tevoren gewenste reacties kunnen programmeren.

Antilichamen
Tot dusver was de biomedische toepassing van DNA-computers beperkt omdat ze alleen andere DNA- en RNA-moleculen als input konden gebruiken. Om te bepalen of iemand een bepaalde ziekte heeft is het belangrijk om de concentratie van specifieke antistoffen te meten – stoffen die ons afweersysteem aanmaakt als we ziek zijn. Merkx en zijn collega’s zijn er nu als eerste in geslaagd om de aanwezigheid van antistoffen te koppelen aan een DNA-computer.

Medicijnafgifte
Hun techniek vertaalt de aanwezigheid van elke antistof naar een uniek stukje DNA, waarna de DNA-computer op basis van de aanwezigheid van één of meerdere antistoffen kan beslissen of bijvoorbeeld medicijnafgifte nodig is. “Bij aanwezigheid van een bepaald DNA-molecuul wordt een serie reacties in gang gezet waarbij we de DNA-computer verschillende programma’s kunnen laten uitvoeren”, legt promovendus en eerste auteur Wouter Engelen uit. “Onze resultaten laten zien dat we de DNA-computer kunnen gebruiken om de activiteit van enzymen te controleren, maar we denken dat het ook mogelijk is om bijvoorbeeld de activiteit van een therapeutisch antilichaam te controleren.”

Illustratie van de techniek waarbij DNA fungeert als een computer – gesymboliseerd door de computerchip als ondergrond – en zorgt voor gecontroleerde medicijnafgifte.

Medicatie
Bij de behandeling van chronische ziektes als reuma of de ziekte van Crohn gebruikt men zulke therapeutische antilichamen als medicatie. Het uiteindelijke doel van dit systeem is dat het eigenhandig de hoeveelheid therapeutische antilichamen in het bloed meet en besluit of toediening van eventuele extra medicatie nodig is. Merkx: “Door het meten van antilichamen direct te koppelen aan de behandeling van de ziekte zouden we in de toekomst bijwerkingen en kosten kunnen verminderen.”

Publicatie
Engelen et al., Antibody-controlled actuation of DNA-based molecular circuits, Nature Communications (17 februari 2017)
DOI: 10.1038/NCOMMS14473.

Bron: TU/e

Redactie Medicalfacts/ Janine Budding

https://www.medicalfacts.nl

Ik heb mij gespecialiseerd in interactief nieuws voor zorgverleners, zodat zorgverleners elke dag weer op de hoogte zijn van het nieuws wat voor hen relevant kan zijn. Zowel lekennieuws als nieuws specifiek voor zorgverleners en voorschrijvers. Social Media, Womens Health, Patient advocacy, patient empowerment, personalized medicine & Zorg 2.0 en het sociaal domein zijn voor mij speerpunten om extra aandacht aan te besteden.

Ik studeerde fysiotherapie en Health Care bedrijfskunde. Daarnaast ben ik geregistreerd Onafhankelijk cliëntondersteuner en mantelzorgmakelaar. Ik heb veel ervaring in diverse functies in de zorg, het sociaal domein en medische-, farmaceutische industrie, nationaal en internationaal. En heb brede medische kennis van de meeste specialismen in de zorg. En van de zorgwetten waaruit de zorg wordt geregeld en gefinancierd. Ik ga jaarlijks naar de meeste toonaangevende medisch congressen in Europa en Amerika om mijn kennis up-to-date te houden en bij te blijven op de laatste ontwikkelingen en innovaties. Momenteel ben doe ik een Master toegepaste psychologie.

De berichten van mij op deze weblog vormen geen afspiegeling van strategie, beleid of richting van een werkgever noch zijn het werkzaamheden van of voor een opdrachtgever of werkgever.