Biologie in het lab van de toekomst

Titel van de presentatie

14-5-2012 10:54

Biologie in het lab van de toekomst Frank Schuren

TNO Microbiologie Conventionele microbiologie met state of the art genomics technologie en viability assays Conventional Microbiology

Preservation, Hygienic Processing & design

Fluorescence assays

Genomics technologies

Genomotyping

Transcriptomics

Complex flora analysis

Viability assessments

1


14-5-2012 10:54

Onze werkwijze specific solution x

specific solution y

specific solution z

specific generic solution problem x

generic solution

specific solution y

specific solution specific x problem

specific solution specific y solution

specific solution z

Overzicht toepassingsgebieden Microflora •intestine (adult, infant) •oral cavity •skin flora •Vaginal flora

Environment

Clinical microbiology •MRSA • VRE, GAS • Enterobacter • pneumococci • Candida sp • Novel antibiotics

platform technology

• Legionella • Pathogens • tox sensor • Diatoms

Food Microbiology • Process optimization • Pathogen detection & identification • Hygiene monitoring • Antibiotics detection in meat • Design novel preservation strategies

2


14-5-2012 10:54

DNA: de basis van het leven • Biologie: diversiteit is essentieel • Dit maakt generieke benaderingen moeilijk • DNA is de generieke factor • DNA is aanwezig in alle levende organismen • Ondanks kleine verschillen zijn algemene eigenschappen van DNA identiek • DNA is het ideale target voor kweekonafhankelijke

analyse van biodiversiteit 5

Genomotyping Unbiased comparative analysis of genome structure Advanced statistical tools to relate physiological features isolates to genetic biomarkers Pan genomic microarrays

3


14-5-2012 10:54

Is Legionella gevaarlijk voor mensen?

7

Zijn honden gevaarlijk voor mensen?

8

4


14-5-2012 10:54

Legionella pneumophila in water: zijn ze allemaal gevaarlijk? Ed IJzerman, arts-microbioloog Streeklaboratorium voor de Volksgezondheid Haarlem

In 2004 samenwerking gestart tussen Streeklab Haarlem, Vitens en TNO

9

Gevolgde aanpak 1. Zijn er verschillen op DNA-niveau tussen patiëntstammen en omgevingsstammen? 2. Is het mogelijk een klein aantal DNA markers te selecteren die nog steeds dit onderscheid mogelijk maken? 3. Is het mogelijk een snelle, kweekonafhankelijke test te ontwikkelen op basis van deze markers?

10

5


14-5-2012 10:54

Van research chip naar diagnostische chip

12

6


14-5-2012 10:54

Workflow of the Legionella Chip™

Variaties binnen soorten Niet alleen voor L. pneumophila is het belangrijk om onderscheid binnen de soort te maken Dit geldt in principe voor alle bacteriën: Escherichia coli is een onschuldige darmbacterie en waterbewoner, maar ook een gevaarlijke pathogeen (zie EHEC O104H4 uit 2011 en O157H7) Moleculaire methoden zijn bij uitstek geschikt om relevante verschillen tussen stammen aan te tonen Nieuwe moleculaire methoden maken zelfs bronopsporing in het veld mogelijk

7


14-5-2012 10:54

Ontwikkelingen binnen hydrobiologie Noodzaak/behoefte: Kader Richtlijn Water

Kans: nieuwe DNA gebaseerde analyse

Noodzaak: Europese Kaderrichtlijn Water sinds 2000: monitoren ecologische kwaliteit (biologisch en chemisch) van oppervlaktewateren verplicht tot 2015: goede toestand van oppervlaktewateren realiseren; rapportage naar Brussel Gebaseerd op monitoren selectieve groepen uit fytoplankton, fytobenthos, macroplanten, macro-evertebraten, vissen Naast oppervlaktewater ook: drinkwater, zwemwater, kustwateren

8


14-5-2012 10:54

Lopende projecten

Ontwikkeling Dia-chip versie 1 (STOWA/TNO) Ontwikkeling Hydro-chip (Vitens/STOWA/TNO) Implementatie Hydro-chip: KRW Innovatiesubsidie met diverse partijen (STOWA, Vitens, Waternet, Waterproef, HNK, TNO) EU-Life voorstel onder review Ontwikkeling eerst in NL, op termijn mogelijk EU breed

Gevolgde aanpak DNA-informatie diatomeeën verzamelen Vertalen naar moleculaire analysemethode (Hydrochip) Technische validatie Hydrochip Praktijkvalidatie Hydrochip door vergelijking met conventionele analyse door diatomeeënexperts

9


14-5-2012 10:54

Vergelijking huidige en nieuwe werkwijze

Resultaten DNA sequencing diatomeeën

10


14-5-2012 10:54

Vergelijking resultaten Rechtstreekse vergelijking resultaten microscopische analyses en Hydrochip moeilijk, omdat namen niet (altijd) overeenkomen Detailresultaten worden nu vaak doorvertaald naar relevante ecologische parameters zoals eutrofiegraad Hydrochip data zijn zo op een vergelijkbare wijze vertaald naar eutrofiegraad

11


14-5-2012 10:54

Vergelijking resultaten na vertaling naar eutrofiegraad fytoplankton

fytobenthos

Vertaling resultaten naar een maatlat abundance low

High

Species 1 Species 2 Species 3

Majority good health High levels of target species 24

Majority poor health low levels of target species

Transition group?

12


14-5-2012 10:54

Gewenste toekomstsituatie

“healthy/clean” 5%

95%

Future

problem/pollution

Current

Bredere toepasbaarheid technologie Technologie niet alleen toepasbaar voor diatomeëen, maar ook voor andere groepen organismen Barcoding projecten (Barcode Of Life) leveren veel nieuwe moleculaire data op Deze data maken het mogelijk om voor praktisch alle levende organismen Hydrochip-achtige analyses te ontwikkelen Technologie is in (nabije) toekomst ook toepasbaar in het veld

13


14-5-2012 10:54

Analyseren activiteit ipv aanwezigheid Aanwezigheid soorten is niet altijd indicatief voor risico Blauwalgen zijn soms het hele jaar door aanwezig maar vormen toch niet continu een risico Hiervoor moet niet gekeken woren naar aanwezighied maar naar activiteit: gaan ze of zijn ze toxine aan het produceren? Ook dit kan in principe met moleculaire methoden geanalyseerd worden.

Waterlab van de toekomst DNA gebaseerde analyses zullen standaardonderdeel analysepakket worden Verschuiving analyses van lab naar on-site/veld wordt technisch mogelijk Ontwikkeling continue in-line monitoring systemen Verschuiving werkzaamheden van uitvoerend werk naar interpretatie data

14

Biologie in het lab van de toekomst

Recommend Documents