Els van Brink | Fotografie: Marco Vellinga
Het Twentse spin-off bedrijf VyCAP heeft een unieke technologie ontwikkeld om cellen te sorteren en te karakteriseren. Hierbij wordt niet alleen gekeken naar de cellen zelf, maar ook naar de stoffen die ze uitscheiden. Dat biedt interessante mogelijkheden, van onderzoek naar kankertherapie tot de ontwikkeling van antilichaamproducerende cellijnen.
Els van Brink | Fotografie: Marco Vellinga
De door VyCAP ontwikkelde technologie maakt het mogelijk om individuele cellen te isoleren en te karakteriseren, en eventueel later weer door te kweken. De spin-off van de Universiteit Twente werd in 2011 opgericht door Arjan Tibbe. Het bedrijf heeft op dit moment tien medewerkers. In het begin lag de focus vooral bij circulerende tumorcellen, maar ondertussen is de technologie zo ver ontwikkeld, dat er nieuwe toepassingen mogelijk zijn.
Een bekend gegeven bij het werken met cellen is dat ze niet allemaal precies hetzelfde zijn, zelfs al zijn ze van hetzelfde celtype. Zo produceren antilichaamproducerende witte bloedcellen niet allemaal dezelfde antilichamen, en zeker niet in dezelfde hoeveelheden. Ook bij tumorcellen kan het voorkomen dat cellen uit verschillende delen van de tumor iets van elkaar verschillen. Dit is terug te zien in de circulerende tumorcellen.
Circulerende tumorcellen zijn tumorcellen die zijn losgeraakt van de tumor en in de bloedbaan terecht zijn gekomen, waardoor ze op andere plaatsen in het lichaam uitzaaiingen kunnen veroorzaken. Ook deze cellen kunnen onderling van elkaar verschillen, net als de tumor waar ze vandaan komen, en bijvoorbeeld verschillend reageren op een behandeling.
Kiki Andree werkt als scientist bij VyCAP. Ze legt uit hoe de technologie werkt. “Het begint met een transparante microfluide chip, die bestaat uit 6400 cupjes. Elk cupje heeft een doorsnee van tachtig micrometer, met in de bodem een gaatje van vijf micrometer. Wanneer een oplossing met cellen hier doorheen wordt gepompt, stroomt de vloeistof door deze gaatjes, totdat ze worden afgesloten door een cel. Zodra dit gebeurt, stopt de stroming in dit cupje, waardoor er geen andere cellen meer bijkomen. Zo kunnen er 6400 cellen verdeeld worden over alle gaatjes.”
“Wat farmaceuten normaal in zes weken doen, kunnen wij al in twee dagen”
“Deze cellen kunnen vervolgens op verschillende manieren worden gekarakteriseerd,” vervolgt Andree. Allereerst is het mogelijk om de cellen vooraf aan te kleuren met verschillende fluorescente markers, die zichtbaar worden als de cellen in de chip bekeken worden met behulp van fluorescentiemicroscopie. Op basis daarvan kunnen sommige cellen geselecteerd worden voor verder onderzoek. De technologie biedt namelijk de mogelijkheid om individuele cellen uit de chip te isoleren en die vervolgens te karakteriseren op DNA- en RNA-niveau.
“We doen dat met behulp van de punchnaald, wat eigenlijk geen naald is, maar een stokje met een bolletje. Hiermee slaan we de bodem weg uit een cupje, zodat we de cel uit dit cupje kunnen opvangen”, legt Andree uit. De cel zelf wordt hierbij overigens niet geraakt, doordat het 5 micrometergaatje aan de zijkant van het cupje zit. Hierdoor blijft de cel intact en kan hij moleculair gekarakteriseerd en eventueel zelfs verder doorgekweekt worden.
Verschillende ziekenhuizen gebruiken deze technologie ondertussen al voor hun onderzoek naar circulerende tumorcellen, vertelt Andree. “Eerder was al bekend dat het aantal circulerende tumorcellen, CTC, iets zegt over hoe het gaat met een patiënt en hoe een behandeling aanslaat. Later kwam men echter tot het inzicht dat het ook belangrijk is om deze cellen individueel te karakteriseren, omdat er ook cellen tussen kunnen zitten die minder goed op de behandeling reageren dan de rest. Daar zijn wij met deze technologie op ingesprongen.”
Naast het karakteriseren van de cel zelf, is het ook interessant om te weten welke stoffen door een cel worden uitgescheiden. Zo kwam in het begin van de coronatijd het idee op om in het bloed van coronapatiënten op zoek te gaan naar de witte bloedcellen die antistoffen produceren tegen corona.
“Wanneer een cel een bepaalde stof produceert, bindt dit direct ter plekke aan het geactiveerde membraan”
Voor dit type onderzoek worden cellen eerst in de microfluïde chip over de verschillende cupjes verdeeld. Vervolgens wordt deze chip op een geactiveerd membraan geplaatst, waarna dit in een speciale houder gaat, gevuld met kweekmedium. In een incubator krijgen de cellen vervolgens een aantal uren de tijd om te groeien en stoffen te produceren. Wanneer een cel een bepaalde stof produceert, bindt dit direct ter plekke aan het geactiveerde membraan. Na de incubatietijd kunnen de geproduceerde stoffen gelabeld worden met fluorescente antilichamen, net zoals bij ELISA’s, waarna ze geanalyseerd kunnen worden met fluorescentiemicroscopie.
Voor het onderzoek naar antilichamen tegen corona bleek dit toch een stuk ingewikkelder dan gedacht. “Voor ons was dit project vooral bedoeld om het principe aan te tonen, en daar hebben we ontzettend veel van geleerd. Daarbij liepen we vooral tegen heel praktische problemen aan”, vertelt business developer en wetenschapper Menno de Jong. “Doordat we samenwerkten met een lab in Rotterdam, bleek het een logistieke toer om de cellen intact te houden tijdens het vervoer van Rotterdam naar Enschede en vice versa. We merken dat dit soort dingen voor ons nog extra uitdagend zijn, omdat wij meer gekomen zijn vanuit de technologie en het CTC-onderzoek, terwijl we voor dit soort projecten meer specifieke celbiologische kennis nodig hebben. Dat willen we dan ook in huis halen. Vandaar dat we nu ook bezig zijn met nieuwe samenwerkingsprojecten, bijvoorbeeld op het gebied van auto-immuunziektes.”
“Als je zo veel kunt meten, kun je deze technologie dus veel breder inzetten”, concludeert De Jong. Vandaar dat VyCAP nu ook bezig is met projecten op het gebied van drug discovery en de ontwikkeling van antilichaamproducerende cellijnen. Vooral dat laatste biedt op korte termijn al interessante mogelijkheden, denkt De Jong. “Dit kan de farmaceutische industrie veel tijdwinst opleveren. Wat zij normaal in zes weken doen, kunnen wij al in twee dagen.”
“We zijn nog een relatief nieuwe speler, maar we hopen dat we over een paar jaar een bekende naam zijn geworden op dit gebied”
Bij de ontwikkeling van een hoog-producerende cellijn is de uitdaging om deze te selecteren uit een mengsel van heel veel cellen met verschillende productieniveaus. Normaal gesproken wordt dit gedaan door een mengsel van cellen te verdunnen en uit te vullen over 96-wells platen. Hierbij zijn de cellen zodanig verdund, dat er gemiddeld in elk welletje één cel terecht komt.
Alles bij elkaar kunnen dat wel zo’n vierhonderd platen zijn, die in verschillende kweekrondes gekweekt worden. Met de technologie van VyCAP kan dat een stuk eenvoudiger. Hierbij worden de cellen in de microfluide chip gesorteerd, waarna ze vervolgens in de chip nog even worden doorgekweekt in aanwezigheid van een geactiveerd membraan. Op die manier kan de antilichaamproductie voor elke cel precies gemeten worden, waarna de beste cel eruit gehaald kan worden om die vervolgens verder te kweken. “We zijn nog een relatief nieuwe speler, maar we hopen dat we over een paar jaar een bekende naam zijn geworden op dit gebied”, besluit de Jong.
