Een betaalbare, isotherme ‘glow in the dark’-infectieziektetest met de precisie van laboratorium-PCR ontwikkelen en naar de meest afgelegen gebieden in Sub-Sahara Afrika brengen. Dat is de missie van de Eindhovense start-up Spotlight Dx. ‘Wij hopen de diagnostic gap te kunnen overbruggen.’

De huidige ebola-uitbraak in de Democratische Republiek Congo en Oeganda bewijst het maar weer eens: snelle, accurate én flexibele testen zijn in deze gebieden hard nodig. Het benadrukt exact de noodzaak van het werk van Spotlight Dx. ‘De situatie in de DRC ziet er niet goed uit, met een zeer gevaarlijk virus dat hard toe kan slaan door beperkte medische voorzieningen in een gebied dat nota bene gebukt gaat onder conflict’, vertelt co-CEO en medeoprichter van Spotlight Dx Claire Michielsen. ‘Een betrouwbare diagnostische test kunnen bieden in zulke omstandigheden is een behoorlijke uitdaging, maar kan een enorm verschil maken.’

Verschillende kleuren

De LUNAS (Luminescent Nucleic Acid Sensor)-technologie van Spotlight Dx bestaat uit twee onderdelen: de DNA-vermeerdering en de bioluminescente sensor. ‘Het eerste gebeurt met zogenaamde recombinase polymerase amplification (RPA)’, legt Co-CEO en medeoprichter Harm van der Veer uit. ‘In tegenstelling tot polymerase chain reaction (PCR) – waarbij het DNA of RNA van de ziekteverwekker wordt vermeerderd aan de hand van cyclische wisselingen in temperatuur – kan RPA efficiënt plaatsvinden bij een vaste temperatuur van zo’n 40 graden Celsius. Dat is in Oeganda bijna kamertemperatuur! Het testen kan dus met een eenvoudig apparaat dat werkt op een batterij en de test uitleest met behulp van een camera.’

De sensor zelf werkt namelijk op basis van bioluminescentie, vervolgt Van der Veer. ‘Wij hebben twee Cas9-eiwitten gefuseerd met luciferase-enzym-fragmenten. De eiwitten worden met een gids-RNA geleid naar complementaire sequenties in het pathogeen-DNA. Vindt er binding plaats, dan wordt het luciferase actief en begint te gloeien.’

We hebben varianten van deze sensor ontwikkeld met elk hun eigen kleur, waarmee het mogelijk is meerdere pathogenen in één monster aan te tonen. ‘Zo kunnen we tegelijkertijd op chlamydia en gonorroe, twee soa’s die vergelijkbare symptomen geven, testen’, zegt Van der Veer. ‘Bij malaria is deze multiplexing ook bijzonder relevant. We willen namelijk de dodelijke parasiet Plasmodium falciparum kunnen onderscheiden van minder agressieve varianten om adequaat te kunnen behandelen. Dat kan door dat eerste target bijvoorbeeld blauw te laten kleuren en de rest groen.’

Monstervoorbewerking

Het testen kan ook nog eens goedkoop. ‘Omdat de methode op één vaste temperatuur werkt én zelf licht geeft, heeft het uitleesapparaat geen dure lasers, filters of bewegende onderdelen nodig, waardoor de totale materiaalkosten van het uitleesapparaat onder de 500 euro blijven’, geeft Michielsen aan. De reagentia zelf zijn ook niet duur, waardoor de kostprijs per testkit momenteel op 3 euro zit. ‘Maar we willen naar een prijs rond 1 euro, onder andere door samen te gaan werken met lokale productielijnen in bijvoorbeeld Ghana. Bovendien hoeft de uiteindelijke testkit niet gekoeld bewaard te worden.’ Dat laatste gebeurt door de complete reactiemix in te drogen en te stabiliseren met specifieke hulpstoffen. Zo blijven de kwetsbare enzymen ook in een tropische omgeving stabiel tot het moment dat het vloeibare monster wordt toegevoegd. ‘Een koelkast met instabiele stroomvoorziening is dan dus geen spelbreker meer.’

Het platform kan worden toegepast voor verschillende ziekteverwekkers die in verschillende soorten monsters gedetecteerd kunnen worden; van virussen zoals het SARS-CoV-2-virus en bacteriële soa’s vanuit verschillende typen swabs tot malariaparasieten in bloed. Wat betreft die malariaparasiet is er overigens nog wel een uitdaging. ‘Die verschanst zich in de rode bloedcellen’, legt Van der Veer uit. ‘Wil je het DNA van de parasiet detecteren, dan is er eerst monstervoorbewerking nodig. Afgelopen najaar was ik in Oeganda voor validatieonderzoek van de malariatest en moest ik nog veel handmatige stappen doorlopen.’

En dus ligt de focus nu ook op het automatiseren van die monstervoorbereiding. ‘Zo werken we aan bepaalde microfluïdische technieken, waardoor de analist nog maar één stap hoeft te doen, zoals het toevoegen van bufferoplossing.’

Langdurige missie

Het sleutelen aan dit soort vernuftige biochemische oplossingen zit diep in het DNA van de oprichters. De kiem voor de LUNAS-technologie werd namelijk al in 2019 gelegd op de TU Eindhoven. Zowel Van der Veer als Michielsen maakten destijds deel uit van het Eindhovense iGEM-studententeam, dat met CRISPR-Cas en een luciferase experimenteerde om bacteriële infecties op te sporen in de strijd tegen antibioticaresistentie. ‘Ook professor Maarten Merkx, medeoprichter van Spotlight Dx, zag de potentie van het concept en ik heb vervolgens de technologie verder doorontwikkeld binnen zijn onderzoeksgroep tijdens mijn afstudeerproject en daaropvolgende promotieonderzoek’, aldus Van der Veer. ‘Dat begon ten tijde van de COVID-19-uitbraak, en de eerste casus voor het testen van de methode was dan ook het coronavirus waarvoor we in samenwerking met Fontys en het Rijnstate Ziekenhuis een test ontwikkelden.’

Dat onderzoek bracht hen in contact met artsen-microbioloog Guido Bastiaens en Erik Schaftenaar van stichting Global Health Initiative die potentie zagen voor malaria-diagnostiek. ‘Zo ontstond het idee dat we hiermee iets konden doen aan de diagnostic gap in Sub-Sahara Afrika.’ Afgelopen jaar maart richtte het vijftal (Van der Veer, Michielsen, Merkx, Bastiaens en Schaftenaar) Spotlight Dx op.

De start-up is een steward-owned sociale onderneming. ‘Dat laat wel zien dat we er zijn voor de lange termijn en de impact voorop stellen’, zegt Michielsen. ‘We willen een soort spinnenweb gaan vormen met ministeries van volksgezondheid en vele andere lokale partners om onze technologie in Afrika echt van de grond te krijgen.’ En als het volledig geïntegreerde apparaat eenmaal gereed is, kan die ook razendsnel worden ingezet voor een nieuw opkomende ziekteverwekker. En dat zal hard nodig zijn om toekomstige uitbraken, zoals die van ebola, effectief te kunnen indammen.

De start-uprubriek wordt mede mogelijk gemaakt door Pivot Park Oss 

Versnellen in de biopharma: starten op Pivot Park 

Voor startende ondernemers in de biofarmaceutische sector biedt het Pivot Incubator-programma een ideale springplank. Start-ups krijgen toegang tot volledig uitgeruste labs, flexibele kantoorruimte en een starterspakket met essentiële apparatuur. Daarnaast is er persoonlijke begeleiding, toegang tot ervaren mentoren en een krachtig netwerk van experts en investeerders. Community-events en kennisdeling stimuleren samenwerking en groei vanaf dag één.

Interesse om met jouw initiatief op Pivot Park te starten? We denken graag mee over hoe Pivot Incubator van toegevoegde waarde kan zijn.

Pivot Park in Oss is dé hotspot voor bedrijven en kennisinstellingen in de biofarmaceutische industrie. Op deze campus werken ruim 1.000 professionals bij zo’n 65 startups, scale-ups en gevestigde bedrijven. Pivot Park is meer dan een locatie: het is een ecosysteem waar innovatie en ondernemerschap samenkomen – een plek waar gebouwd wordt aan de gezondheidszorg van morgen.