België legt basis voor miljardenbedrijf in DNA-technologie

Het kleinste toestel van ONT is zo klein als een USB-stick. Eén druppel volstaat om het DNA uit te lezen. Handig in bijvoorbeeld de Afrikaanse jungle.

Een ontdekking in een Brussels labo ligt aan de basis van een nieuwe, breed inzetbare technologie om DNA uit te lezen. ‘Dit kan het medisch onderzoek naar een ander niveau tillen en een nieuwe golf van doorbraken in kankers en hersenziektes in gang zetten.’

Het Britse Oxford Nanopore Technologies (ONT) maakt furore in de biotechindustrie. Bij een kapitaalronde vorige maand werd het gewaardeerd op 2,5 miljard pond. Sinds de opstart hebben investeerders al meer dan een half miljard in ONT gestopt. Nu zit ONT in de laatste rechte lijn voor een introductie op de Londense beurs.

Het Amerikaanse Illumina - met een beurswaarde van meer dan 50 miljard dollar - is (nu nog) de onbetwiste leider in de markt van apparatuur om DNA, de drager van erfelijke eigenschappen, uit te lezen. Sequencen in het jargon. Maar ONT valt die hegemonie aan.

De essentie

Oxford Nanopore Technologies (ONT) ontwikkelde een nieuwe manier om dna te lezen. Het laat toe om genetische veranderingen gedetailleerder te bestuderen en geeft onderzoek rond kanker, hersenziektes en microbioom een extra push.
In het hart van de toestellen van ONT zit technologie waarvan de basis werd gelegd door Han Remaut, een onderzoeker aan VIB (Vlaams Instituut voor Biotechnologie).
ONT valt de hegemonie van het Amerikaanse Illumina aan en werd bij een recente kapitaalronde gewaardeerd op 2,7 miljard Britse pond.

Dat onder meer de Amerikaanse farmagigant Amgen aandeelhouder is, zegt veel. ‘ONT biedt een blik in een deel van het genoom dat nog onbereikbaar was. Het geeft nieuwe inzichten die in veel ziektedomeinen van pas kunnen komen’, klonk de motivatie van Amgen toen.

DNA-sequencing is een cruciale techniek in de moderne wetenschap. ‘Ze ligt aan de basis van de grote doorbraken van het voorbije decennium’, zegt Toon Swings van het Tech Watch Team van het Vlaams Instituut voor Biotechnologie (VIB).

In Antwerpen dient de technologie van ONT om in een heel vroeg stadium signalen van hersenziektes te vinden. In Leuven om de link tussen darmbacteriën en ziektes beter in kaart te brengen.
Toon Swings
VIB

Sequencing was de motor van onder meer de ongekende versnelling van de ontwikkeling van kankerbehandelingen die specifiek zijn afgestemd op het genetische profiel van de patiënt. Ze heeft ook geleid tot de identificatie van duizenden nieuwe erfelijke ziektes, het besef dat onze darmflora mogelijk een cruciale rol speelt in ziektes zoals obesitas of alzheimer, en het snelle inzicht in de eigenschappen van het coronavirus.

‘Ook in de plantenwereld kan je nu veel meer doen om ze bestand te maken tegen bijvoorbeeld droogte. Pas als je inzicht hebt in het DNA van cellen van mensen, dieren of planten, kan je ermee aan de slag’, zegt Swings.

Human Genome Project

Hoe nauwkeuriger, sneller en goedkoper we DNA kunnen lezen, hoe beter dus. Twintig jaar geleden werd voor het eerst het volledige genoom van een mens in kaart gebracht. Dat project - het Human Genome Project - kostte ettelijke miljarden dollars en enkele jaren tijd. Nu is daar onder meer dankzij Illumina nog amper twee dagen en 1.000 dollar voor nodig.

‘De technologie van ONT heeft het potentieel het onderzoek naar het volgende niveau te tillen. We staan, denk ik, aan het begin van een nieuwe golf van doorbraken’, zegt Swings.

‘De accuraatheid van de ONT-technologie is nog niet 100 procent, maar daar staan andere voordelen tegenover. Met de klassieke technologie ga je telkens korte stukjes DNA uitlezen en die analyseren. Met ONT kan je meer dan 100.000 letters in plaats van 150 in één keer uitlezen, waardoor je ook grote, structurele veranderingen in het DNA oppikt. Je kan dan op een heel andere manier naar DNA en mutaties kijken’, zegt Swings.

In Antwerpen wordt ONT ingezet om in een heel vroeg stadium signalen te vinden voor hersenziektes. In Leuven gebruiken ze het om de link tussen darmbacteriën en ziektes beter in kaart te brengen. ‘Zelfs bacteriën die in kleine hoeveelheden aanwezig zijn, kunnen we nu opmerken. Met fijnere tools kan je beter onderzoek doen en kom je tot een beter begrip van ziekteprocessen’, luidt het.

Bultruggen

Bovendien kan je de technologie van ONT miniaturiseren. ‘De kleinste versie is een soort USB-stick. Die kan je in de computer steken, een staal laden en sequencen. Aan het VIB zijn er onderzoekers die het bij zich hebben, soms om voor het plezier iets te bekijken, om te zien wat er allemaal in de koffie zit’, zegt Swings.

Zelfs het grootste toestel van ONT is amper 50 op 60 centimeter, veel compacter dan die van concurrent Illumina. ‘Dat laat toe om het eender waar te gebruiken, ook op afgelegen plekken.’

Met ONT kan je 100.000 DNA-letters in plaats van 150 in één keer uitlezen. Je kan dan op een heel andere manier naar DNA en mutaties kijken.
Toon Swings
Vlaams Instituut voor Biotechnologie (VIB)

ONT wordt bijvoorbeeld op de oceaan gebruikt om het ‘snot’ van bultrugwalvissen - verzameld door een drone boven het spuitgat van het dier - te analyseren. Dat is handig om de gezondheid van de populatie op te volgen en de impact van de klimaatverandering te meten. Een andere potentiële toepassing is het drinkwater in afgelegen dorpen in Afrika op regelmatige basis controleren op de aanwezigheid van het DNA van ziekteverwekkers als ebola of cholera (lees inzet).

ONT werkt al sinds 2005 aan zijn technologie, maar heeft pas de voorbije jaren een versnelling hoger geschakeld. Met dank aan de Belgische onderzoekers van het Centrum voor Structurele Biologie, een onderdeel van het VIB. Datzelfde labo lag eerder met de ontrafeling van het immuunsysteem van lama’s aan de basis van de biotechbedrijven Ablynx, Confo Therapeutics en Biotalys.

Vorser Han Remaut botste in Brussel per toeval op een ontdekking toen hij onderzoek deed naar de E. coli-bacterie. Die bleek een eiwit met een specifieke membraanporie te gebruiken die interessant kon zijn voor DNA-onderzoek.

Het vaktijdschrift Nature pikte het in 2014 op. Dat leidde tot wereldwijde aandacht, een samenwerking met Oxford Nanopore en de opmars van nanopore sequencing. Dat laatste is een nieuwe, krachtige en ingenieuze manier om DNA uit te lezen. De eiwitporie wordt ingebouwd in een toestel. Strengen DNA worden door die porie - een soort kanaaltje - geduwd. Telkens een nieuw stuk DNA passeert, verandert de porie wat van vorm. Die vormverandering wordt omgezet in telkens een ander elektrisch signaal dat door de machine gelezen wordt. Zo leest de machine het DNA letter per letter uit.

‘We hebben de biologische kennis aangeleverd en onze patenten samengegooid. In alles wat ONT verkoopt, zit een stukje VIB. Zonder ons was dit een heel ander verhaal geweest’, zegt Jerome Van Biervliet, de directeur van het VIB.

Spijt dat het VIB met de technologie geen eigen spin-off heeft gemaakt, heeft Van Biervliet niet. ‘Ze waren een puzzel aan het leggen en wij hadden een stuk. Soms moet je kennis samenleggen om tot iets unieks te komen. Alleen lukt het vaak niet.’

Met DNA-machine de bush in

Een team van het VIB onderzoekt de mogelijkheid om de MinION, een toestel van ONT, te gebruiken om ‘mobiele waterklinieken’ in Afrika op te zetten.
Het plan is de waterkwaliteit in putten op afgelegen plekken geregeld te controleren door het DNA in de waterstalen te isoleren en te kijken of er DNA van ziekteverwekkers in zit, zoals ebola, difterie, salmonella en cholera.
‘Het is een klein toestel, niet groter dan een smartphone. Je kan het meenemen, aansluiten op de computer en DNA uitlezen, waar ook ter wereld. In het andere geval is het niet eenvoudig de kwaliteit van de onderzoeksstalen te verzekeren als je die honderden kilometers gekoeld door de bush moet transporteren naar een labo’, zegt moleculair bioloog Marc Heijde, die het project mee op poten zet.

Lees verder

Advertentie
Advertentie
Advertentie

Gesponsorde inhoud

Gesponsorde inhoud