Project R-1389

Ontwikkeling van een generisch en klinisch relevant DNA- en Immuno-sensor platform (type 3) (Onderzoek)

Biosensoren combineren de selectiviteit van biologische receptormoleculen met gevoelige optische of elektrische transductiemethoden, met als doel analyten waar te nemen in relevante concentraties in verschillende natuurlijk voorkomende matrices. Ondanks deze beloftevolle symbiose tussen biologie en techniek zijn slechts weinig biosensor-concepten echt geschikt voor routinematig gebruik in de dagdagelijkse klinische diagnostiek, voor de detectie van pathogenen of voor toepassing in farmacogenomics. Dit vereist immers een stabiele koppeling tussen de biologische en de technologische component, en een snelle en gevoelige signaaldetectie, liefst zonder nood aan signaalversterking. De mogelijkheid tot miniaturisatie van het sensor-platform is noodzakelijk om dit in de toekomst te kunnen integreren met microfluidics in lab-on-chip-toepassingen en tevens om point-of-care-gebruik mogelijk te maken. Tenslotte is het belangrijk aan te tonen dat deze sensor een relevante gevoeligheid en specificiteit blijft behouden bij metingen van het target in de natuurlijk voorkomende matrices. In het voorafgaand doctoraatswerk van de aanvrager werd een generisch biosensor-platform ontwikkeld gebaseerd op diamant als transducer-materiaal, waaraan enerzijds DNA-moleculen werden gekoppeld voor de constructie van een DNA-sensor, en anderzijds antilichamen werden aangehecht voor de uitbouw van een immunosensor. Dit platform, dat bovendien zeer stabiel is t.o.v. bestaande platformen, blijkt een snelle, label-vrije, selectieve en gevoelige detectie van DNA-hybridisatie en antigen-herkenning mogelijk te maken met behulp van Elektrochemische Impedantiespektroscopie (EIS). Met de DNA-sensor werd -Single Nucleotide Polymorphism- (SNP)-gevoeligheid bereikt. Dit wil zeggen dat de sensor in staat is om mutaties in één nucleotide op te sporen. SNP-analyses spelen niet alleen een belangrijke rol bij het opsporen van tal van genetische aandoeningen, maar zijn tevens erg belangrijk in de ontwikkeling van de toekomstige zogenaamde -tailored medicine-, of een op maat gemaakte diagnose en therapie. Het is daarom van uitermate belang dat we deze SNP's snel en efficiënt kunnen opsporen. Voor de immunosensor werd aangetoond dat een klinisch relevante concentratie van CRP (10 nM) kon worden opgemeten in een tijdsbestek van enkele minuten. Momenteel is de sensorwerking echter hoofdzakelijk aangetoond in experimentele settings. Eerst en vooral zal de conceptuele immunosensor verder worden ontwikkeld naar een proof-of-principle van een immunosensor die geschikt is voor klinische toepassingen. De specificiteit zal worden uitgebreid naar natuurlijk voorkomende matrices, zoals serum, speeksel en cerebrospinaal vocht. Tegelijk zullen ook parameters worden onderzocht die mogelijk de gevoeligheid voor de moleculaire laag van de meetopstelling verhogen. Andere parameters, zoals een covalente aanhechtingsmethode voor de antilichamen, kunnen de stabiliteit van de sensorrespons verbeteren. Ten tweede zal de verdere ontwikkeling worden ondernomen van het conceptueel ontwerp van een DNA-sensor naar een proof-of-principle van een DNA-sensor geschikt voor klinische toepassingen. Hieronder wordt beoogd om de mutatiedetectie in korte DNA-fragmenten uit te breiden naar mutatiedetectie in langere target-DNA-fragmenten. Verder zal via het toekennen van unieke exponentiële decay-waarden aan verschillende mutaties gekomen worden tot een betrouwbare identificatie van de desbetreffende SNP's.

01 oktober 2008 - 30 september 2010