Toevalstreffer - Delftmatters

‘We werkten toevallig aan een deeltje op het moment dat er enorme vraag naar ontstond’

Om vervuiling in drinkwater op te sporen ontwikkelde de Delftse hydroloog Thom Bogaard heel kleine deeltjes ter grootte van enkele honderden nanometers die het transport van bacteriën of virussen in water kunnen nabootsen. Bogaard: “Kort gezegd wilden we magnetische zanddeeltjes – waar we synthetisch DNA aan toevoegden als een unieke barcode – gebruiken als tracer in plaats van keukenzout. Maar het bleek wat complexer dan we hoopten. ”Er was een postdoc nodig die wist hoe hij deze magnetische zanddeeltjes kon maken en verbeteren. Sulalit Bandyopadhyay, gepromoveerd aan de Norwegian University of Science and Technology (NTNU) in Trondheim, was de beste kandidaat. Vanaf 2017 werkte hij samen met de Delftse onderzoekers vanuit een lab aan de NTNU.

De coronapandemie bracht alles in een stroomversnelling. In de eerste week van de lockdown in Noorwegen was het universitaire ziekenhuis van de NTNU al door de voorraad covid-19-testen heen. Om niet afhankelijk te zijn van commerciële partijen wilde het ziekenhuis samen met de NTNU een eigen test-methode ontwikkelen. Nu wil het toeval dat PCR-testen magnetische deeltjes gebruiken die het virus-RNA van het monster scheiden. Bogaard: “We wisten dat siliciumdioxide (‘zand’) RNA en DNA aantrekt, maar hadden geen idee dat de magnetische zanddeeltjes waar we aan werkten, gebruikt werden in diagnostiek.”

Dat veranderde toen het ziekenhuis de kennisinstituten op de NTNU-campus opriep om magnetische deeltjes in te sturen. De volgende dag stuurde Bandyopadhyay vijf verschillende monsters op met magnetische zanddeeltjes die er alle vijf in slaagden covid-19-RNA te isoleren. Bogaard: “Het bleek dat Bandyopadhyays deeltjes net zo goed werkten als de commerciële deeltjes. Ze maken de test zelfs gevoeliger omdat ze kleiner zijn.”

Ze zijn bezig met hun onderzoek en stuiten onverwacht op iets anders. Het overkomt wetenschappers vaker. Dit keer: door internationale samenwerking en een gelukkig toeval werden miljoenen coronatesten geproduceerd uit Delfts wateronderzoek.

Hoe werkt de coronatest?

De coronatest van de NTNU is vergelijkbaar met een commerciële PCR-test. Het neus- en keelmonster wordt gemixt met een bufferoplossing, een zogenoemde lysisbuffer, die virusdeeltje openbreekt zodat het RNA vrijkomt. Collega’s van Bandyopadhyay maakten een verbeterd recept voor deze buffer. Dan is het een kwestie van magnetische zanddeeltjes toevoegen die binden aan het RNA. Een magneet scheidt de deeltjes met het RNA van de vloeistof. Vervolgens meet een standaard PCR-analyse of het virus-RNA aanwezig is.

Nu was het zaak de deeltjes zo snel mogelijk op te schalen. Bandyopadhyay: “De doorbraak was dat we binnen één week van duizend testen konden opschalen naar 150 duizend testen.” Later ging de productie zelfs naar 300 duizend testen per week. Na twee weken ontving het lab van Bandyopadhyay een brief van het Noorse gezondheidsinstituut om 5,5 miljoen testen te leveren. Er waren twee productielijnen, zodat wanneer iemand positief testte op corona, de tweede lijn door kon werken. Ook was er veel aandacht van de media. Bandyopadhyay: “Het was hectisch, maar ook zinvol, we konden wat terugdoen voor de maatschappij.”

Uiteindelijk zijn er meer dan 10 miljoen testkits verkocht, in Noorwegen, Denemarken, India en een aantal landen in Zuid-Amerika, en heeft het geleid tot een spin-off bedrijf. Bandyopadhyay is nu universitair hoofddocent aan de NTNU en stuurt een lab aan voor ontwikkeling van nanomaterialen.

Samenwerking cruciaal

Terugkijkend ziet Bogaard vooral dat de samenwerking met de Noorse universiteit cruciaal was. “We werkten toevallig aan een deeltje op een moment dat er een enorme vraag naar ontstond. Maar zonder de samenwerking met de Noorse universiteit waren de nieuwe testkits er nooit geweest”, zegt Bogaard. Ook Bogaard informeerde de landelijke commissie van het RIVM dat hij testkits kon leveren. Maar die liet na zes weken weten alleen medisch goedgekeurde commerciële testen te gebruiken. Bogaard: “De Noorse overheid had het lef om enorme stappen te maken in het goedkeuren van het gebruik van nieuwe deeltjes in diagnostiek.”

Dat de ontdekking bij het wateronderzoek vertraging opleverde, daar zat Bogaard niet mee. Bovendien is ook het wateronderzoek geholpen met de kennis om de productie van magnetische zanddeeltjes te verbeteren en op te schalen. Bogaard: “Dat wetenschappelijk onderzoek zó enorm succesvol en direct toepasbaar is, dat gebeurt niet vaak. Ik denk dat elke wetenschapper die dit ééns in zijn carrière mee mag maken ontzettend blij en trots is.”

‘We werkten toevallig aan een deeltje op het moment dat er enorme vraag naar ontstond’

Dat veranderde toen het ziekenhuis de kennis-instituten op de NTNU-campus opriep om magnetische deeltjes in te sturen. De volgende dag stuurde Bandyopadhyay vijf verschillende monsters op met magnetische zanddeeltjes die er alle vijf in slaagden covid-19-RNA te isoleren. Bogaard: “Het bleek dat Bandyopadhyays deeltjes net zo goed werkten als de commerciële deeltjes. Ze maken de test zelfs gevoeliger omdat ze kleiner zijn.”