iGEM2019: De strijd tegen antibioticaresistentie

Elk jaar neemt een iGEM Eindhoven studententeam deel aan de International Genetic Engineered Machine (iGEM) competitie. 

De iGEM competitie werd in 2003 voor het eerst georganiseerd door Massachusetts Institute of Technology (MIT). Over de jaren is de competitie gegroeid tot de grootste synthetische biologie competitie met meer dan 360 deelnemende teams van over de hele wereld. De Technische Universiteit van Eindhoven neemt deel sinds 2012. Elk jaar wordt er een nieuw studententeam gevormd die deelnemen met hun eigen originele onderzoek. Samen met de steun van het academische personeel van the Institute of Complex Molecular Systems hebben de verschillende Eindhoven teams goede resultaten behaald en zelfs prijzen gewonnen voor Beste Nieuwe Applicatie en Beste Innovatieve Resultaten. 

Bacteriële infecties zoals blaasontstekingen of simpele wondinfecties worden allemaal behandeld met antibiotica. Echter, een snel groeiend probleem en de grootste bedreiging voor de wereldgezondheid in dertig jaar is antibioticaresistentie. Bacteriën, de vijand bij infecties, muteren continu waardoor ze zichzelf resistent kunnen maken tegen de antibiotica. Dit proces wordt enorm versneld door onspecifiek en veelvuldig gebruik van antibiotica. Als we dus doorgaan met de onspecifieke en onnodige hoge dosering van antibiotica, zullen alle bacteriën immuun worden voor onze antibiotica. Dit betekent dat infecties zoals blaasontstekingen of simpele wondinfecties snel meer doden zullen veroorzaken dan kanker en hartziektes gecombineerd en dat in 2050, 10 miljoen mensen in alleen al het Westen zullen komen te overlijden aan de gevolgen van antibioticaresistente bacteriën. 

Het doel van ons team is om antibioticaresistentie te bestrijden door het verkeerde gebruik van antibiotica tegen te gaan. Dit doen we door de diagnostiek van bacteriële infecties te verbeteren en te versnellen. Door het ontwikkelen van een specifiekere en een snellere detectiemethode kunnen infecties sneller en meer specifiek behandeld worden, zonder het ontwikkelen van antibioticaresistentie. Ook is onze detectiemethode erg modulair waardoor vele bacteriën gedetecteerd kunnen worden en dus vele infecties gediagnosticeerd kunnen worden.
Daarnaast is er een brede applicatie mogelijk die verder reikt dan het diagnosticeren van infecties bij mensen, bijvoorbeeld ook het diagnosticeren van dieren. In de vee-industrie wordt er veel antibiotica verkeerd toegediend (vaak zelfs preventief) en de resistente bacteriën die hieruit resulteren, zijn ook een grote bedreiging voor de mensen. Ten slotte kan bijvoorbeeld ook drinkwater en voedsel snel en simpel gecontroleerd worden op de aanwezigheid van ziekmakende bacteriën door middel van onze methode.

Met onze detectiemethode hopen we de volgende doelen te behalen:

Snel 

Met de detectiemethode van tegenwoordig duurt het over het algemeen langer dan een dag om resultaten te verkrijgen over de soort bacterie. Met onze point-of-care detectiemethode weet men al binnen één uur met wat voor infectie ze te maken hebben. Dit zal zorgen voor een verlaging in het onspecifieke gebruik van antibiotica, en daardoor antibioticaresistentie verminderen. 

Specifiek 

De technieken die wij gebruiken zijn gebaseerd op een specifieke combinatie van bacterie en DNA. Dit door gebruik te maken van bacteriofagen en het CRISPR-Cas systeem in combinatie met blauwe bioluminiscentie. Omdat deze combinatie erg nauwkeurig is, kun je met grote zekerheid aangeven met wat voor bacteriële infectie je te maken hebt. Dit zorgt ook voor een grote zekerheid in het gebruik van de goede antibiotica.

Modulair 

Omdat onze techniek gebaseerd is op het CRISPR-Cas systeem, is onze detectiemethode ook erg modulair. Een voordeel van CRISPR-Cas is namelijk dat de DNA sequentie die gedetecteerd dient te worden erg makkelijk aan te passen is. Op deze manier is ons systeem aan te passen voor de detectie van vele soorten bacteriën, wat onze detectie ook erg toepasbaar maakt voor verschillende applicaties zoals het diagnosticeren van vele soorten bacteriële infecties (Denk bijvoorbeeld aan blaasontstekingen en wondinfecties) bij zowel mens als dier maar ook als detectiemethode voor ziekmakende bacteriën in drinkwater en voedsel. 

De implementatie van onze methode zal ervoor zorgen dat wij de strijd tegen bacteriën kunnen blijven winnen!

Het iGEM Eindhoven 2019 team is een multidisciplinair team dat bestaat uit 11 ambitieuze leden met verschillende achtergronden. Het team bestaat uit 3 bachelor en 8 master studenten met studies variërend van medical engineering, biomedical engineering, en Industrial design. 

Samen met de steun van prof. dr. ir. Luc Brunsveld, prof. dr. Maarten Merkx, dr. ir. Tom de Greef en andere professoren en PhD studenten zijn we zeer gemotiveerd om tot wetenschappelijke doorbraken te komen en mooie prijzen te behalen tijdens de iGEM competitie.