Radboud Universiteit Nijmegen


Klik met oppervlak belooft betere reumatest

Datum bericht: 7 september 2011

De in Nijmegen uitgevonden manier om moleculen snel, precies en veilig aan elkaar te klikken, blijkt ook geschikt om bioactieve oppervlaktes te maken. Op dit moment wordt een verbeterde en aanmerkelijk goedkopere reumatest ontwikkeld die gebruik maakt van de klikmethode - de snelste ter wereld, claimen de chemici van de Radboud Universiteit. Meer innovaties zijn in de maak.

'Materialen bepalen de grote innovaties', zegt Luiz Canalle, die op 15 september promoveert op zijn methode om stukjes eiwit te koppelen aan polymere oppervlaktes. 'Kijk maar in de geschiedenis: steentijd, bronstijd, ijzertijd. Sinds de ontdekking van bakeliet, de eerste echte kunststof die in 1907 voor het eerst werd gemaakt, zou je kunnen spreken van de plastictijd. Al die materialen zijn gebruikt om hun fysische eigenschappen. Ik denk dat we nu een revolutionaire stap gaan maken naar materialen die biologisch actief zijn en reageren met en op de omgeving waarin we ze gebruiken.'

Klikchemie
'Om zo'n bioactief oppervlakte te maken moeten we eiwitten of peptides koppelen aan polymeren. Peptides zijn delen van eiwit. Tot nu toe was dat heel moeilijk. Het koppelen verstoorde de gewenste biologische activiteit of vergde complexe en dure koppelingsmethoden.'

Canalle toonde aan dat het maken van zo'n bioactief materiaal wel lukt met de Nijmeegse klikreactie. Klikchemie werkt als een moleculaire tweecomponentenlijm, waarbij de twee componenten heel graag met elkaar reageren en met niets anders. De in Nijmegen gepatenteerde klikverbinding is de eerste die bij lage temperaturen werkt en niet giftig is. (Eerdere klikverbindingen gebruikten het giftige koper of moesten verhit worden). Bovendien is deze Nijmeegse verbinding relatief eenvoudig te produceren en te koppelen aan allerhande bouwstenen. Een spin-offbedrijf brengt de verbinding inmiddels op de markt.

Aan de oppervlakte
Canalle: 'We hebben de ene component van de klikverbinding aan een polymeer gekoppeld. Als je dat laat uitvloeien op een plaatje krijg je een oppervlak dat heel graag wil reageren met de andere component van de verbinding. Die heb ik aan allerlei peptiden gekoppeld. Die los je dan op, druppelt de oplossing op je oppervlak, even schoonwassen en klaar.' Samen met de bedrijven Modiquest en Eurodiagnostica is er inmiddels een patentaanvraag ingediend voor de methode.

Reumatest in vier stappen

Stap I geeft de klikkoppeling weer. Die is gebaseerd op een cyclisch molecuul, waarbij de driedubbele binding zeer makkelijk reageert met de peptide. In stap II herkennen antilichamen die in het bloed van reumapatiënten zitten een stuk van de gekoppelde peptide, de blauwe driehoek. Door de interactie tussen de peptide en het antilichaam wordt het antilichaam op het oppervlakte vastgehouden. In stap III wordt een tweede antilichaam toegevoegd uit het laboratorium. Dit bindt aan het antilichaam van de reumapatiënt en is gelabeld met een enzym. In stap IV zet dit enzym substraat 'A' om in product 'B'. De hoeveelheid van het ontstane product 'B' vormt een maat voor de hoeveelheid reuma-antilichamen in het bloed van de patiënt.

Reumatest verbeterd
Canalle maakte op deze manier al een verbeterde versie van de de anti-CCP-test, een reumatest. Jaren geleden werd in Nijmegen door prof. Walther van Venrooij ontdekt dat patiënten met reumatoïde artritis antistoffen maken tegen zogenoemde gecitrullineerde eiwitten/peptiden. Deze citrullinering ontstaat als cellen sterven. Op basis van deze ontdekking werd de anti-CCP-test ontwikkeld. Die wordt nu overal ter wereld gebruikt en stelt artsen in staat reuma in een vroeg stadium te diagnosticeren. Het is echter kostbaar en omslachtig om de citrullinepeptiden op een testplaat te hechten met de huidige methodes. Bovendien gaat een deel van de gevoeligheid door de bevestiging verloren. Door klikchemie in te zetten wordt aan die bezwaren tegemoet gekomen.

Eurodiagnostica, het bedrijf dat onder andere anti-CCP-test produceert en Modiquest, een Radboud-spin-off gespecialiseerd in het vinden en produceren van antilichamen, werken nu verder aan het op de markt brengen van een reumatest gemaakt met klikchemie. Ook andere medische tests zijn zo te maken. Andere mogelijke medische toepassingen zijn medische instrumenten bedekt met een antibacterieel laagje, sensoren die hun werk in het lichaam doen, implantaten die een minder sterke afweerreactie oproepen. Ook in de procestechnologie zijn allerlei innovaties te bedenken met bioactieve materialen.

Prof. Jan van Hest, promotor van Canall: 'Het veld van de bioassays wordt alsmaar belangrijker en de verwachting is dat deze methode ook de prijs laag houdt, zodat vaker gescreend kan worden op eiwitmarkers. Afgelopen week heb ik dit verhaal voor het eerst verteld in de Verenigde Staten, en kreeg ook uit industriële hoek veel positieve reacties.'

Luiz Alberto Canalle (Caçador, Brazilië, 1981) studeerde cum laude af in de scheikunde in Nijmegen, waar hij aansluitend promovendus werd bij het Institute for Molecules and Materials (IMM) van de Radboud Universiteit Nijmegen.

drs. L.A. Canalle: Clickable coatings for bioactive surfaces. Promotie donderdag 15 september 2011, 13:00 Promotor: prof. dr. ir. J.C.M. van Hest.