iGEM 2021 - team Delft

De Delftse student Miriam Cammaert blogt tijdens de iGEM competitie over de worstelingen, doorbraken, hoogte- en dieptepunten die haar team meemaakt tijdens het ontwikkelen van Aptavita, een test voor het detecteren van een tekort aan micronutriënten.

Lees de blogs van het Team TU Delft:
Blog 1
Blog 2

Blog 1: Verborgen honger onthullen

Datum: 01-10-2021

In 2019 verloor een negentienjarige jongen uit Bristol, Groot-Brittannië, langzaam zijn zicht en gehoor. De oorzaak bleek een jarenlang slecht dieet. Hij leed aan verborgen honger: een tekort aan één of meerdere vitamines en mineralen. Dat kan ernstige gevolgen hebben zonder directe symptomen. Dit jaar willen wij voor iGEM, een internationale competitie in synthetische biologie, verborgen honger zichtbaar maken door een toegankelijke vitaminetest te ontwikkelen.

Ondanks dat vitamines en mineralen enkel nodig zijn in zeer kleine hoeveelheden, heeft een tekort toch grote consequenties. Zo kunnen kinderen blind worden, een groeiachterstand oplopen of bloedarmoede krijgen als zij te lang bloot worden gesteld aan een vitaminetekort. Maar liefst één op de drie mensen lijdt aan onzichtbare honger volgens schattingen van de wereldgezondheidsorganisatie.

Testen of mensen voldoende vitamines in hun bloed hebben kan op dit moment alleen met dure apparatuur in goed uitgeruste laboratoria. En laat dat nou precies zijn waar in veel landen geen geld voor is. Wij willen er daarom met onze vitaminedetectietest voor zorgen dat ook in landen met een laag inkomen testen toegankelijk is, omdat de verborgen honger juist vaker voorkomt in lage inkomenslanden in Zuid-Azië en Sub-Sahara Afrika.

Op biotechnologie.nl bloggen drie Nederlandse teams over hun deelname aan de iGEM competitie. Lees hier meer

Het toegankelijker maken van testen willen wij realiseren met onze goedkopere en simpelere vitaminedetectietest. Die test lijkt op een corona zelftest. Een verschil is dat voor onze test bloed nodig is. De arts prikt een beetje bloed met een kleine naald en brengt dat bloed aan op de teststrip. Na 45 minuten vindt er kleurverandering plaats op de test en weet de patiënt of hij een vitaminetekort heeft. Hoe groter de kleurverandering, des te meer vitamines er in het bloed van de patiënt aanwezig zijn.

De vitaminedetectietest AptaVita
De vitaminedetectietest AptaVita

Het geheime wapen van de test – de reden dat de kleurverandering optreedt – zijn zogenoemde aptameren. Dat zijn RNA-moleculen die in een bepaalde vorm vouwen en zo een specifiek vitamine vastgrijpen. Daar komt ook de naam van onze vitaminetest vandaan: AptaVita: Apta voor aptameren en Vita voor vitamines.

De door ons ontworpen vitaminedetectietest moet de kennis over bevolkingsgezondheid vergroten. Overheden en gezondheidsinstellingen kunnen dan beter geïnformeerde interventieprogramma’s opzetten om verborgen honger te bestrijden zodat mensen zoals de negentienjarige Brit uit Bristol niet meer onnodig hoeven te lijden.

Voor ons is er voorlopig voldoende werk aan de winkel. Ben je benieuwd naar wat wij verder allemaal doen in het lab, maar vooral ook buiten het lab? Lees het in onze volgende blog.

iGEM team TU Delft 2021
TU Delft iGEM team 2021. Van links naar rechts: Laura Sierra Heras, Koen van Gent, Loulotte Waling, Riko Kuriki, Federico Ramírez Gómez, Mathijs Verhoev, Boyd Peters, Miriam Cammaert, Milou van Nederveen, Pim van Beeck, Minke Gabriels.

Blog 2: Een kleurverandering in een celvrij systeem

Datum: 11-10-2021

Hoe werkt die vitaminetest precies? Een veelgestelde vraag aan ons team van de media, onze ouders, leden van de sportschool, van wie niet eigenlijk. Het is belangrijk om uit te leggen hoe onze test werkt en feedback te ontvangen over ons ontwerp, zodat onze test zo gebruiksvriendelijk mogelijk wordt. Daarom geeft deze blog een inkijkje in de technische details van onze test.

In onze vorige blog vertelden wij over onze vitaminetest die onzichtbare honger zichtbaar maakt. De kleur van de teststrip verandert van rood naar geel, waardoor een vitaminetekort zichtbaar wordt. Deze kleurverandering moet optreden zodra een aptameer – een gevouwen RNA molecuul – een vitamine vastgrijpt.

Onze eerste stap is een aptameer vinden die alleen onze vitamine van interesse vastgrijpt, bijvoorbeeld vitamine B12. Wij voerden een evolutie-experiment uit om zo’n aptameer te vinden. Dit evolutie-experiment selecteert de aptameren die het sterkst binden in de aanwezigheid van een vitamine én niet binden in de afwezigheid van een vitamine. In het lab voerden drie van onze menselijke robots maar liefst 63 rondes aan evolutie uit. De resultaten worden nu verwerkt. Binnenkort zullen we zien hoeveel geschikte aptameren wij hebben gevonden.

Twee studenten in witte jassen in het laboratorium met pipetten in hun handen
Experimenten uitvoeren in ons iGEM laboratorium

De aptameren zijn echter nog maar het begin van de puzzel. Op het moment dat de test een vitaminetekort meet, moet er een kleurverandering optreden. Als de aptameer geen vitamine kan vastgrijpen, wordt hij onstabiel. De aptameer breekt. Daardoor komt er een stuk bloot te liggen waar andere eiwitten aan kunnen binden. Een klein eiwitfabriekje bindt aan de breukplaats op het aptameer en produceert eiwitten (zie de afbeelding hieronder). Die zetten een rood substraat om in een geel product. Hoe meer eiwit er wordt gevormd, hoe geler de test wordt. Dat duidt op een vitaminetekort.

Een afbeelding van een instabiele aptameer, die leidt tot eiwitproductie, en een stabiele aptameer, die niet leidt tot eiwitproductie
Een onstabiel aptameer zonder vitamine leidt tot eiwitproductie (translatie), terwijl een aptameer gebonden aan een vitamine geen eiwit oplevert.

Voor het maken van eiwitten zijn onder andere eiwitfabriekjes nodig die normaal alleen voorkomen in cellen. Daarom werken onderzoekers vaak met genetisch gemodificeerde organismen, maar dat hoeft niet meer. Wij werken dit jaar met een zogenaamd celvrij systeem voor het maken van eiwitten.

Celvrije systemen bestaan uit onderdelen die nodig zijn voor de aflezing van het DNA naar RNA en omzetting van RNA naar eiwit. Dit doen celvrije systemen zonder dat zij een celkern of celmembraan hebben. In de natuur kunnen zij zich dus niet meer voortplanten. Op het moment zijn we in het laboratorium druk bezig om dit celvrije systeem te integreren met de rest van ons systeem. De eerste resultaten zien er goed uit.

Overzicht waarin wordt uitgebeeld hoe de vitaminetest werkt.
Overzicht van onze test die bestaat uit de aptameerbinding aan een vitamine, die een kleurverandering oplevert in een celvrij systeem.