Verkenning van de mogelijkheden van eenvoudige DNA-analysetechnieken zonder PCR

Sinds enige tijd zijn er technische mogelijkheden waarmee het erfelijk materiaal van micro-organismen zeer eenvoudig en zonder dure en verfijnde apparatuur specifiek kan worden aangetoond. Deze technologieën kunnen gebruikt worden als eenvoudig alternatief voor PCR en hiermee komen mogelijkheden voor detectie van micro-organismen op locatie binnen handbereik. Toepassing van deze technologieën kan, in potentie, snel inzicht geven in de aanwezigheid van risicovolle situaties, waarna met maatregelen de risico’s kunnen worden beperkt. Er is een inventarisatie uitgevoerd naar de eigenschappen van beschikbare nieuwe analysetechnieken en daarbij is LAMP (Loop Mediated Isothermal Amplification) geïdentificeerd als de meest veelbelovende methode. Aansluitend zijn op beperkte schaal tests uitgevoerd met LAMP-methoden voor detectie van Escherichia coli en Legionella pneumophila. De methoden zijn inderdaad eenvoudig uit te voeren, maar de gevoeligheid blijkt een factor 100-1000 minder dan qPCR en kwantificatie is slechts beperkt mogelijk. Hierdoor zijn de toepassingsmogelijkheden van deze LAMP-methoden vooralsnog beperkt. Er zijn echter ook LAMP-methoden beschreven waarvan de gevoeligheid vergelijkbaar is met die van qPCR, zodat te verwachten is dat optimalisatie uiteindelijk kan resulteren in LAMP-methoden waarmee ook E. coli en L. pneumophila met voldoende gevoeligheid op locatie kunnen worden aangetoond.

Belang: snelle detectie besmettingen op locatie verlaagt risico’s
Om blootstelling aan (drink)watergerelateerde ziekteverwekkers te minimaliseren, is het nodig om snel maatregelen te treffen bij besmettingen. Daarvoor is het belangrijk methoden in te zetten die op locatie kunnen worden gebruikt en zo snel mogelijk inzicht geven in de aanwezigheid van besmettingen in water en in daaruit voortvloeiende risicovolle situaties. Sinds enige tijd zijn er technische mogelijkheden waarmee het erfelijk materiaal van micro-organismen zeer eenvoudig en zonder dure en verfijnde apparatuur specifiek kan worden vermeerderd en aangetoond. Deze technologieën kunnen gebruikt worden als eenvoudig alternatief voor PCR en hiermee komen mogelijkheden voor detectie van micro-organismen op locatie binnen handbereik. Toepassing van deze technologieën kan, in potentie, snel inzicht geven in de aanwezigheid van risicovolle situaties, waarna met maatregelen de risico’s kunnen worden beperkt.

Aanpak: inventarisatie en experimentele tests
Er is in de wetenschappelijke literatuur een inventarisatie gedaan van beschikbare eenvoudige detectiemethoden voor DNA in (drink)water. Daarna zijn op beperkte schaal experimenten uitgevoerd om de eigenschappen te onderzoeken van de beschreven methoden voor detectie van Escherichia coli en Legionella pneumophila.

Resultaten: LAMP-methode is eenvoudig en veelbelovend maar mist nog gevoeligheid
De Loop Mediated Isothermal Amplification- of LAMP-methode bleek het meest “volwassen” en veelbelovend voor toepassing in drinkwater. De onderzochte methoden voor detectie van E. coli en L. pneumophila zijn eenvoudig uit te voeren en hebben de potentie om ook op locatie te kunnen worden uitgevoerd, maar de gevoeligheid is nog niet voldoende: die blijkt een factor 100-1000 minder dan die van qPCR. Ook blijkt kwantificatie slechts beperkt mogelijk. Hierdoor zijn de toepassingsmogelijkheden van deze LAMP-methoden vooralsnog beperkt. Er zijn echter ook LAMP-methoden beschreven waarvan de gevoeligheid vergelijkbaar is met die van qPCR, zodat te verwachten is dat optimalisatie uiteindelijk kan resulteren in methoden waarmee ook E. coli en L. pneumophila met voldoende gevoeligheid op locatie kunnen worden aangetoond.

Toepassing: microbiologische analyses op locatie lijken mogelijk te gaan worden
Dit onderzoek maakt duidelijk dat eenvoudige analysemethoden, zoals LAMP, de potentie hebben om specifieke micro-organismen op locatie aan te tonen. Op dit moment missen de beschikbare LAMP-methoden voor detectie van E. coli en L. pneumophila nog de benodigde gevoeligheid, maar het valt te verwachten dat optimalisatie zal resulteren in gevoeligere methoden met betere toepassingsmogelijkheden voor de drinkwatersector. Het is te verwachten dat optimalisatie vooral zal bestaan uit het ontwerpen van verbeterde primersets. Hiervoor is software beschikbaar maar blijkt het in de praktijk ook noodzakelijk om meerdere primersets te ontwerpen en experimenteel te onderzoeken welke sets het beste presteren.