NimaGen
16 november 2023
NimaGen en DNA: hier wordt de basis van het leven geanalyseerd
In 1996 startte Ruud van der Steen Biolegio, een toonaangevend bedrijf dat synthetisch, op maat gemaakt DNA (kort gezegd: oligo’s) produceert voor life science-toepassingen. Deze oligo’s vormen de basis voor PCR en sequencing. In 2011 sloegen Biolegio en de afdeling genetica van het Radboudumc de handen ineen en ontwikkelden een kit voor het sequencen van twee genen, betrokken bij de erfelijke aanleg voor onder andere borstkanker. Joop Theelen was hierbij betrokken vanuit het toenmalige bedrijf Applied Biosystems, dat deze kit wereldwijd op de markt wilde brengen. Toen dit bedrijf in 2011 werd overgenomen en door reorganisaties het project door hen werd stopgezet, besloten Ruud en Joop samen verder te gaan en een nieuw bedrijf op te richten waar ze het project onder konden brengen. Dat werd NimaGen. Biolegio maakt oligo’s en NimaGen gebruikt die voor het maken van sequencing kits.
Voor de leek eerst enige toelichting. Een oligo is een klein stukje synthetisch DNA. Voluit spreek je van oligonucleotiden. “Nucleotiden zijn de bouwstenen van het DNA en oligo betekent letterlijk ‘weinig’ of ‘klein’, dus een oligonucleotide is een klein stukje bouwsteen”, licht Ruud toe. Dan de term PCR (Polymerase Chain Reaction). Sinds corona zijn we hier bekend mee geraakt. Met de moleculaire test wordt het genetische materiaal van een virus, het RNA, aangetoond. Tenslotte sequencen. Hierbij wordt de moleculaire volgorde (sequentie) van het de bouwstenen van het DNA bepaald. Het DNA wordt stukje voor stukje in kaart gebracht, de genetische ‘code’ wordt ‘gekraakt’.
Unieke sequencing kits
Over tot NimaGen. Naast het ontwikkelen van eigen DNA sequencing kits, verzorgt NimaGen de distributie van chemicaliën die betrokken zijn bij sequencing-applicaties. Momenteel werken er zes mensen op de Research & Development-afdeling die nieuwe methodes ontwikkelen. Ruud: “Er zijn verschillende technieken om te sequencen. De klassieke methode, Sanger Sequencing genaamd, is gebaseerd op het lezen van één enkel stukje DNA per analyse. Sinds een aantal jaar wordt steeds meer gebruik gemaakt van een van de zogenoemde Next Generation Sequencing (NGS) technieken. Met deze methode kunnen miljoenen individuele DNA-moleculen gelijktijdig worden geanalyseerd. Daarvoor moet als voorbereiding eerst een “bibliotheek” worden gemaakt: De NGS library.
Reverse Complement PCR
De NGS library methode van NimaGen, Reverse Complement PCR genaamd, is vele malen sneller en gemakkelijker dan elke andere methode. Omdat deze technologie, in tegenstelling tot andere methodes, slechts uit één reactie bestaat, is zowel de kans op kruisbesmetting als het aantal te verrichten handelingen sterk teruggebracht. Het DNA van elk levend organisme, van bacterie of parasiet tot mens of plant, is altijd hetzelfde qua structuur. Joop: “Onze technieken werken op alles wat leeft. Daarom houden we ons bezig met menselijke genetica (erfelijke ziektes zoals borstkanker), microbiologie (het definiëren van de samenstelling van bacteriën in een monster, of het vaststellen van een virusvariant), forensisch DNA (criminologie) en de plantenwereld.”
Menselijke genetica & microbiologie
Joop: “Reverse Complement PCR is een paar jaar geleden uitgevonden in een laboratorium in Engeland en is wereldwijd gepatenteerd. NimaGen heeft de exclusieve licentie op dit patent kunnen verwerven. Ter illustratie: ten tijde van covid werden neus-swaps afgenomen. Daarop werd een qPCR losgelaten. De WHO adviseerde dat vijf procent van alle positief geteste samples volledig gesequenced werden. De volledige code van het virus wordt zo ontrafeld en aan de hand van die code kan de covid-variant worden vastgesteld en wordt in de gaten gehouden of er nieuwe mutaties ontstaan en hoe de virussen zich verspreiden. De methode om dat te doen, is in 2020 ontwikkeld door NimaGen. “We hebben bewezen dat we héél gevoelig, nauwkeurig en makkelijk kunnen sequencen”, aldus Joop.
Forensisch DNA
Het Nederlands Forensisch Instituut (NFI) werkt nauw samen met NimaGen, evenals een aantal laboratoria in de Verenigde Staten, zoals de FBI. Zo wordt bijvoorbeeld gewerkt aan een gecombineerde DNA-profileringsmethode waarin ook een volledig Y-chromosomaal profiel wordt gemaakt. Dit kan in de toekomst helpen met het sneller opsporen van daders, omdat het Y-chromosoom via de mannelijke lijn volledig intact wordt doorgegeven. De methodes die NimaGen ontwikkelt, kunnen door de hoge gevoeligheid en robuustheid ook helpen bij de identificatie van vele onbekende (oorlogs)slachtoffers.
Plantenwereld
Tenslotte de plantenwereld. NimaGen kan van dienst zijn bij plantenveredeling. Dat is uitdrukkelijk iets anders dan genetische modificatie, wat in de EU verboden is. Ruud: “Stel, je hebt twee tomaten. De ene is heel lekker, maar bederft snel. De andere is langer houdbaar, maar niet zo lekker. De genetische eigenschappen voor langere houdbaarheid wil je dan in de lekkere tomaat kruisen. Om dat voor elkaar te krijgen, worden duizenden nakomelingen gemaakt en middels sequencing gegenotypeerd. Vervolgens kijkt men welke nakomelingen de beste genen van beide “ouders” hebben en met die plantjes wordt wéér een nieuwe generatie gekruist. Dankzij sequencing worden in dat proces meerdere generaties overgeslagen. De concurrentie is enorm: komt een concurrent een jaar eerder met een beter ras op de markt, dan heb je meteen een grote achterstand. Daarom wordt heel veel geld in die moleculaire technieken geïnvesteerd.” Ruud besluit: “We hebben zóveel ideeën en bijna dagelijks krijgen we vragen of we iets specifieks kunnen maken. Dat is een uitdaging en het geeft voldoening als dat dan ook lukt.”
Meer weten? Kijk op NimaGen.
