Rapporteringsdatum 26-01-2022

Aan het einde van het project hebben de onderzoekers van het BIOSENS project een nieuw, gemakkelijk te gebruiken instrument ontwikkeld om micro-organismen op te sporen. Deze biochip stelt landbouwkundigen in staat de aanwezigheid van een ziekteverwekker vroegtijdig op te sporen en deze nauwkeurig te identificeren, voordat er klinische symptomen op de plant verschijnen. Deze identificatie stelt de landbouwer in staat de geschikte behandeling en het ideale tijdstip voor de toepassing ervan te kiezen, terwijl de nood aan preventieve behandelingen wordt beperkt. Bovendien zal een vroegtijdige identificatie van pathogenen de doeltreffendheid van biocontrole-middelen verhogen. In overleg met de verschillende partners van SMARTBIOCONTROL hebben wij ervoor gekozen om in het kader van BIOSENS onderzoek te verrichten naar de schimmel Zymoseptoria tritici, die verantwoordelijk is voor Septoria in tarwe, en naar Bacillus FZB42, een bacterie die wordt gebruikt in de biocontrole. Voorts is gewerkt aan de opsporing van Candida albicans, een ziekteverwekker die problemen kan opleveren in ziekenhuizen, om aan te tonen dat het toepassingsgebied van dit instrument kan worden uitgebreid tot de biomedische sector. Het instrument wordt gepresenteerd in de vorm van een op zichzelf staande, transporteerbare koffer. De sensor die het bevat, werkt volgens het principe van Surface Plasmon Resonance (SPR). Dit is een natuurkundig verschijnsel van interactie tussen licht en materie die op een zeer gevoelige manier de binding van een ligand aan een moleculaire receptor kan detecteren. Daarom hebben de partners CHR Lille en CARAH, naar gelang van het geval, antilichamen en DNA-sequenties geselecteerd en ontwikkeld die specifiek zijn voor de doelmicro-organismen. De onderzoekers van CHR Lille en CARAH hebben gebruik gemaakt van moleculaire screeningtechnieken en bio-informatica. Deze antilichamen en nucleaire sequenties werden als probes gebruikt en op een plasmonisch oppervlak gefixeerd door de partners ULille, CNRS, CSL, Multitel en Materia Nova om de sensor te vormen. Deze partners ontwierpen en vervaardigden het optische systeem dat het uitlezen en verwerken van het signaal integreert, alsmede het microfluïdische systeem om de analyses uit te voeren. De sensor is verwisselbaar en kan worden aangepast aan vele pathogene schimmels of bacteriën van planten. Het enige wat nodig is, is de ontwikkeling van het specifieke antilichaam of de identificatie van de juiste DNA-sequentie. Momenteel kan het eerste prototype de aanwezigheid van de schimmel Zymoseptoria tritici in de omgeving opsporen. De specificiteit van de DNA-DNA interactie is aangetoond met een detectiedrempel onder 1 µM, wat een opmerkelijk resultaat is. Er werd ook een antigene probe ontwikkeld om het Mg3LysM-eiwit aan te tonen, dat aangeeft wanneer deze parasiet de plant infecteert. Dit resultaat is te danken aan de informatie die met de partners van BIOPROTECT is uitgewisseld over de infectiemechanismen van de schimmel. Het bedrijf ProteoGenix (Schiltigheimen in de Elzas) heeft aan het project bijgedragen door monoklonale antilichamen te ontwikkelen die gericht zijn tegen het Mg3LysM-eiwit. Het ontwikkelde instrument maakt het dus mogelijk om zowel de aanwezigheid van de schimmel te detecteren als de vraag of deze zich al dan niet in de infectiefase van de plant bevindt. De protocollen voor de voorbereiding van de in het veld genomen stalen en de meetprotocollen met de koffer zijn gedocumenteerd. Bovendien werd in het kader van het project een DNA-sonde ontwikkeld die specifiek is voor Fusarium Graminearum, een andere tarwepathogeen. Dit instrument kan ook andere doeleinden hebben, zoals het controleren van de correcte dispersie van een biocontrolemiddel in het veld. Daartoe is een specifieke sonde voor Bacillus FZB42 ontwikkeld. De firma Lipofabrik (Villeneuve d'Ascq) heeft stalen van surfactine en bacillus voor de experimenten geproduceerd. Bovendien tonen de experimenten voor de opsporing van Candida albicans de mogelijkheid aan om dit instrument ook in de biomedische sector te gebruiken. De koffer is het belangrijkste resultaat van het project. Parallel daarmee werden drie andere laboratorium demonstratoren ontwikkeld. Dit zijn leesbanken die bestemd zijn voor de ontwikkeling van sensoren voordat zij aan de koffer worden aangepast. Zij zullen nuttig zijn voor toekomstige ontwikkelingen (integratie van temperatuurregeling, nieuwe sondes, experimenten en validatie, enz.) Over alle resultaten zijn 32 publicaties verschenen in de vorm van artikelen in wetenschappelijke tijdschriften of conferenties op congressen en symposia. Er werden ook een twintigtal populariserende publicaties uitgegeven. Daarnaast werden twee evenementen georganiseerd die gericht waren op wetenschappers en bedrijven in de agronomische en biomedische sectoren met behoeften op het gebied van de detectie van micro-organismen. De eerste, in het voorjaar van 2018, legde het verband tussen schimmelinfecties in het milieu en de menselijke gezondheid. Hieruit bleek dat er behoefte is aan doeltreffendere opsporingsinstrumenten. Het tweede evenement, aan het einde van het project, gaf een overzicht van de detectie-instrumenten in de biomedische sector en toonde de bijdrage van SPR. De BIOSENS koffer werd gepresenteerd. De bij het BIOSENS-project betrokken onderzoekers hebben ook deelgenomen aan de verschillende evenementen die op het niveau van het SMARTBIOCONTROL-portfolio zijn georganiseerd, met name de start- en eindevenementen. Meer informatie: "SMARTBIOCONTROL Project Resultaten” http://www.smartbiocontrol.eu/nl/resultaten-van-het-project-smartbiocontrol/