iGEM 2021 - team Eindhoven

De Eindhovense student Tessa Warmink blogt tijdens de iGEM competitie over de worstelingen, doorbraken, hoogte- en dieptepunten die haar team meemaakt tijdens het ontwikkelen een een detector voor het onderzoeken van de darmen van IBD-patiënten met ultrasound en bacteriën.

Lees de blogs van het Team TU Eindhoven:
Blog 1 | Blog 2 | Blog 3 | Blog 4 | Blog 5

Blog 1: Bellenblazende bacteriën

Datum: 05-10-2021

Al vroeg in het voorjaar waren wij als iGEM team druk bezig met brainstormen voor ons project. We besloten al snel om ons te richten op Inflammatory Bowel Disease, afgekort IBD, een ziekte die wereldwijd steeds vaker voorkomt. We wilden kijken of we de onaangename onderzoeksprocedure konden verbeteren.

Het resultaat is IBDetection: bacteriën in een pil die in staat zijn onstekingsstoffen te meten en als reactie hierop kleine gasbelletjes te maken. Die zijn op een echo te zien. Dit alles doen we voor de iGEM Competitie; een internationale wedstrijd in de synthetische biologie waarin studenten proberen een variatie aan problemen in de wereld een oplossing te bieden.

Inflammatory Bowel Disease is een overkoepelende term voor aandoeningen met chronische ontsteking van de darmen. Hiervan zijn twee vormen bekend – de ziekte van Crohn en Colitis Ulcerosa. Nederland kent zo’n 90.000 IBD-patiënten, en wereldwijd lijden er zo’n 6 tot 8 miljoen mensen aan IBD.

Daarnaast tonen onderzoeken aan dat het een groeiend probleem is in de wereld, voornamelijk in westerse landen. De oorzaak van IBD is onbekend, al vermoeden onderzoekers dat een voedingspatroon met veel koolhydraten een invloed heeft.

Sinds 1990 stijgt het aantal patiënten met IBD geleidelijk.
Sinds 1990 stijgt het aantal patiënten met IBD geleidelijk.

Darmontstekingen zijn op zich nu ook al goed te detecteren, maar de benodigde endoscopie – waarbij een camera wordt ingebracht in het darmkanaal – is allesbehalve prettig. Bovendien moet het hele darmsysteem leeg zijn, waardoor patiënten in de dagen voorafgaand aan het onderzoek laxeermiddelen moeten slikken en moeten vasten. Daar zien mensen met IBD vooral tegenop, bleek uit onze gesprekken met hen.

Dit leidt er ook toe dat het controleren van IBD nu vaak gebeurt door middel van vragenlijsten en thuistesten, waarna later een endoscopie kan volgen. De thuistesten zijn echter niet erg specifiek, waardoor er altijd nog een darmonderzoek nodig zal zijn om een duidelijk beeld te krijgen van de situatie in de darmen.

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

IBDetection bestaat uit een pil die de patiënt in neemt, waar genetisch aangepaste bacteriën inzitten. Deze bacteriën zijn in staat om een specifieke ontstekingsmarker in de darm waar te nemen. Zodra de bacterie deze marker herkent gaat deze kleine gasblaasjes maken. De kleine blaasjes zijn vervolgens te meten met een echo – zoals gebruikt wordt bij zwangerschapsonderzoeken.

We testen nu uitgebreid het mechanisme binnen in de bacterie in het lab. Hierbij komen altijd uitdagingen om de hoek kijken, maar we hebben er het volste vertrouwen in dat het ons gaat lukken.

Kortom, nog zat te doen voor ons!

Het team van TU Eindhoven, iGEM competitie 2021
Team Eindhoven van iGEM 2021. Van links naar rechts: Fleur Kalberg, Daniek Hoorn, Josephina Smits, Luke Rossen, Werner Doensen, Tessa Warmink, Noami Span en Ingrid Hoorn.

Blog 2: De patiënt als inspiratiebron

Datum: 14-10-2021

Hebben patiënten en artsen eigenlijk wel behoefte aan een nieuwe manier om darmontstekingen waar te nemen? Om hier achter te komen spraken we tijdens ons project met patiënten, dokters, en andere ervaringsdeskundigen.

Aan het begin van ons project vertelde een van onze teamleden over haar vriendin met de ziekte van Crohn. Die vriendin moet regelmatig worden opgenomen in het ziekenhuis vanwege haar darmklachten, en heeft haar leven behoorlijk moeten aanpassen om met haar ziekte om te gaan. Toen we dit hoorden besloten we al snel dat we iets wilden ontwikkelen om het leven van mensen met IBD makkelijker te maken. We wilden de detectie van darmontstekingen verbeteren, zodat een invasief onderzoek zoals een endoscopie niet meer nodig is. Maar ja, hoe verbeter je een onderzoek dat je zelf nog nooit hebt gehad? Daarom gingen we op zoek naar patiënten met IBD.

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

Uiteindelijk vonden we negen patiënten die hun ervaringen wilden delen. “Eigenlijk draait mijn hele leven erom”, zei een van de patiënten toen ik haar vroeg hoe Crohn effect heeft op haar dagelijks leven. “Een dagje eropuit gaan kan niet zomaar: ik moet checken waar er wc’s zijn, letten op wat ik eet van tevoren, zorgen dat ik goed ben uitgerust en ga zo maar door”. Op dit moment realiseerde ik me dat deze mensen iedere dag rekening moeten houden met dingen waar ik zelf geen moment bij stil zou staan.

En hoe zit het dan met die endoscopie? Is dat onderzoek echt zo vervelend? “Het onderzoek zelf valt nog wel mee, het vervelende is voornamelijk dat je twee dagen van tevoren moet beginnen met laxeermiddelen drinken”, vertelde een van de patiënten. Dat is nodig om de darmen voor te bereiden op het onderzoek. “En als je al zo ziek bent, zit je er echt niet op te wachten om ook nog eens ieder kwartier naar de wc te moeten gaan”.

Fleur en Josephina in het Catharina Ziekenhuis in Eindhoven.
Fleur en Josephina in het Catharina Ziekenhuis in Eindhoven. Daar spraken ze over ons project met een groep maag-darm-leverartsen.

We spraken niet alleen patiënten, maar ook onderzoekers, experts en dokters. Zo ook de maag-darm-lever artsen van het Catharina ziekenhuis. Zij waren enthousiast over ons project omdat een endoscopie – zo bleek – niet alleen vervelend is voor de patiënt, maar ook voor de dokter. “Het is een lastig onderzoek, omdat het veel tijd kost”, legde een van de artsen uit. “Daarnaast moeten er twee verpleegkundigen, een dokter, en soms ook nog een anesthesist aanwezig zijn”. Op deze manier is de endoscopie dus ook een doorn in het oog van dokters, omdat deze zo arbeidsintensief is.

We hebben veel geleerd van de gesprekken en met die informatie hebben we hebben ons project naar een hoger niveau getild. We willen iedereen die we gesproken hebben bedanken voor hun bijdrage. Zonder hen was IBDetection niet geweest wat het nu is!

Blog 3: Een blik in het lab

Datum: 26-10-2021

In de afgelopen maanden stonden we als team veel in het laboratorium van onze universiteit, soms tot wel 12 uur op een dag! Gelukkig is dit niet voor niets gebleken. Onze bacteriën hebben met succes de ontstekingsmarker detecteren en waren daarnaast in staat om gasbelletjes te maken. In deze blog neem ik je mee in wat we zoal in het lab hebben gedaan tijdens de afgelopen zomer.

Daniek in een witte laboratoriumjas bij een tafel met een computer en een echograaf.
Daniek voert een echografie uit op onze gemodificeerde bacteriën.

Vanaf eind juni staan wij iedere dag in ploegen van twee tot vier teamleden in het lab. We bouwen DNA in in de bacteriën, laten ze groeien, en voeren testen uit om te kijken of ze werken naar behoren. Aangezien we werken met levende organismen ging het labwerk niet altijd van een leien dakje. De bacteriën hadden namelijk niet altijd zin om mee te werken. Wanneer een experiment wel geslaagd was, waren we als geheel team in de feeststemming.

Over het algemeen bestonden onze dagen uit veel herhalende taken. We begonnen iedere week met het maken van onze bacteriekweek, deze laten groeien, de bacteriën stimuleren en vervolgens de eiwitproductie meten. De week erop deden we dan vaak alles nog een keer, om onze resultaten te valideren, of omdat het de eerste keer niet gelukt was. In dat laatste geval gingen we terug naar de tekentafel om iets aan de experimenten aan te passen, of vroegen we één van onze begeleiders om hulp. We zijn als team dan ook erg dankbaar voor de hulp van alle andere studenten en werknemers in het lab. We hebben heel wat problemen met hun advies op kunnen lossen.

We hebben een aantal heel lange dagen gemaakt, soms begonnen we al om half acht. Op die lange dagen maten we de belletjes in onze bacteriën met een echo. Hiervoor zetten we eerst de bacteriën in een gel vast, om vervolgens een echo-apparaat naar het lab te brengen en hiermee het signaal van de gasbelletjes in de gel te meten. De dagen waarop we dit maten waren dan misschien wel de langste, maar ook de meest veelbelovende dagen van ons project in het lab. Op deze dagen konden we het daadwerkelijke resultaat zien en meten of ons idee echt werkt. Daar wordt iedereen toch enthousiast van?

Al met al hebben we heel leuke tijd in het lab gehad. Ondanks de herhalende taken, lange dagen en frustraties over onze bacteriën die hun eigen gang gaan was het een geweldige ervaring. We zijn heel dankbaar dat we deze kans hebben gekregen en dat we zo ver zijn gekomen met onze experimenten.

Blog 4: iGEM back to school

Datum: 4-11-2021

Buiten ons project om zijn we dit jaar druk bezig geweest om onze kennis over en liefde voor synthetische biologie te verspreiden. Omdat we merkten dat dit onderwerp bij veel mensen nog vrij onbekend is, hebben we ons best gedaan om zoveel mogelijk doelgroepen te bereiken. Onze focus lag hierbij op jongeren, de wetenschappers van de toekomst.

Screenshot van de escaperoom ontwikkeld door team TU Eindhoven
De escaperoom van team TU Eindhoven

Tijdens ons project merkten we dat synthetische biologie voor veel jongeren een onbekend onderwerp is. Dit is bijvoorbeeld te zien aan de omvang van ons team; we zijn het kleinste studententeam op de TU/e, terwijl wij aan een van de grootste wereldwijde competities mee doen. Tijd voor verandering als je het ons vraagt. Om de volgende generatie biologen kennis te laten maken met synthetische biologie hebben wij lesmaterialen ontwikkeld en gastlessen verzorgd. We verdeelden de materialen over drie doelgroepen: studenten, middelbare scholieren en basisschoolleerlingen.

Voor onze eerste doelgroep – studenten – ontwikkelden we een opdracht voor een vak dat op de Technische Universiteit van Eindhoven wordt gegeven. In dit vak, genaamd User, Society & Enterprise, leren studenten van de universiteit hoe technische ontwikkelingen bruikbaar en veilig kunnen worden toegepast in de samenleving. Voor dit vak daagden we studenten uit om na te denken over de impact van genetisch gemodificeerde organismen en de veiligheidsmaatregelen die hierbij komen kijken.

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

Om middelbare scholieren op een interactieve manier kennis te laten maken met biologie, cellen en DNA hebben we een online escaperoom ontwikkeld genaamd “Escape the Cell!”. In deze escaperoom is het de bedoeling dat je uit de cel ontsnapt terwijl je leert over de verschillende celonderdelen, ook wel organellen genoemd. Daarnaast leer je in welke stappen DNA wordt omgezet naar eiwitten. We benaderden een biologieleraar die deze escaperoom met zijn klas heeft uitgevoerd en de escaperoom bleek een groot succes te zijn! Het was volgens de docent wel een pittige uitdaging voor de scholieren, maar toch is het iedereen gelukt om de cel uit te komen. Wil jij ook een poging doen om uit de cel te ontsnappen? Ga dan snel naar onze escaperoom: “Escape the cell!”

Leerlingen achter een laptop lossen de escape room op
Leerlingen uit 5 VWO proberen in groepjes uit de virtuele escaperoom te ontsnappen

Ten slotte hebben we ook veel tijd besteed aan onze jongste doelgroep, basisschoolleerlingen. Samen met het iGEM team uit Aken bedachten we een aantal proefjes die de leerlingen kennis laat maken met scheikunde en biologie. We hebben bijvoorbeeld zelf een lavalamp gemaakt met de kinderen, bekeken welke kleuren er allemaal in een zwarte viltstift zitten, en experimenteerden met een kneedbare vloeistof van maïzena en water.

De lessen waren zo’n succes dat we nog een stapje verder zijn gegaan en onze gastlessen hebben uitgewerkt tot een compleet lesplan dat leraren zelf uit kunnen voeren met hun basisschoolklas. Hiervoor vroegen we ook andere iGEM teams om hun eigen proefjes te bedenken en in te sturen, zodat er genoeg experimenten zijn om uit te kiezen. We hebben alles samengevoegd, en het complete lesplan staat nu online op onze Wikipagina!

Werner geeft een gastles op basisschool ’t Mulderke in Uden
Werner geeft een gastles op basisschool ’t Mulderke in Uden

Blog 5: Oui oui Paris!

Datum: 22-11-2021

Zoals altijd wordt de iGEM competitie dit jaar afgesloten met een Giant Jamboree. Omdat deze dit jaar vanwege corona niet in zijn normale format plaats kon vinden zijn er over de hele wereld ‘Jamboree Parties’ georganiseerd. Wij hadden het geluk dat we aan mochten sluiten bij de Jamboree Party van iGEM team Paris Bettencourt in het hartje van Parijs!

De weg naar Parijs was, letterlijk en figuurlijk, niet makkelijk. Niet alleen hebben we keihard moeten werken om ons project te realiseren, op de dag van vertrek bleek een van de auto’s waar we mee zouden rijden kapot te zijn. Gelukkig hebben we een paar buskaartjes weten te bemachtigen, waardoor we alsnog met zijn allen diezelfde dag in Parijs aankwamen.

Studenten voor de Eiffeltoren. We hebben Parijs bereikt voor de finale, de Giant Jamboree.
We hebben Parijs bereikt voor de finale, de Giant Jamboree.

De Jamboree duurde elf dagen. Tijdens onze eerste dagen in Parijs was het programma volledig online, wat ons de mogelijkheid bood om Parijs te ontdekken. Op onze tweede dag in Parijs vond de bekendmaking van de nominaties plaats, welke wij tijdens ons tripje naar Disneyland hebben kunnen volgen. Hier kwamen wij er dan ook tot onze verrassing achter dat we voor vijf special awards zijn genomineerd, samen met een nominatie voor best track! Dit goede nieuws maakte onze dag natuurlijk nóg mooier dan hij al was, en we hebben de rest van de dag op onze roze wolk in Disney doorgebracht.

Op vrijdag 12 november begon het echte werk, vanaf deze dag waren er lezingen, presentaties en een feest georganiseerd door het iGEM Paris Bettencourt. Teams vanuit heel Europa waren aangesloten om samen de online Giant Jamboree te volgen. Het was super vet om te horen waar alle andere teams aan hadden gewerkt dit afgelopen jaar, en ook heel interessant om in discussie te gaan met anderen over ons eigen project.

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

Zondag was het tijd voor het moment waar alle teams naar uit hadden gekeken: de prijsuitreiking. Het was ons doel om een gouden medaille te behalen, en ik kan met trots vertellen dat het ons is gelukt! Terwijl we de namen op het scherm bekeken liep de hartslag bij menig teamlid hoog op. De ontlading was dan ook groot toen we onze teamnaam bij de gouden medaillewinnaars zagen staan.

Helaas hebben we geen award in de wacht weten te slepen, maar we hebben wel een klein beetje mee kunnen vieren met de Nederlandse teams die dit wèl is gelukt. Al met al hebben de Nederlandse teams het namelijk super goed gedaan dit jaar, en dat is iets waar we trots op mogen zijn!

Een groepsfoto. Ons iGEM team samen met het team uit Delft en iGEM oprichter Randy Rettberg.
Een groepsfoto samen met iGEM team Delft en iGEM oprichter Randy Rettberg