sporen van schimmel

Wist je dat

  • Fungi (schimmels en gisten) nog steeds opgegroeid worden op dezelfde wijze als 100 jaar geleden en dat deze groei erg traag is?
  • De gevoeligheidsbepaling van fungi voor antischimmelproducten soms meerdere dagen op zich laat wachten waardoor patiënten soms erg laat het juiste geneesmiddel krijgen?
  • In de landbouw antischimmelproducten vaak gebruikt worden zonder op voorhand te weten of deze werken?

Dit komt omdat er geen goede testen bestaan die een snelle kwantificatie van fungi kunnen uitvoeren of snel de gevoeligheid van fungi voor antimycotica kunnen bepalen.

In het Fungi-project (dat binnen het expertisecentrum Sustainable Resources loopt voor een periode van twee jaar) zoeken we naar oplossingen voor bovenstaande uitdagingen. Door snel de groei van fungi te kwantificeren kunnen een aantal industriële processen versneld worden en zullen patiënten sneller het juiste geneesmiddel krijgen wanneer ze een schimmelinfectie oplopen.

Het project

IPAC

Schimmels en gisten, samen fungi, zijn uit het dagelijks leven niet weg te denken. In de natuur zorgen fungi onder andere voor de afbraak van planten, denk maar aan dode bladeren in de herfst en in de voedingsindustrie zouden kaas, wijn, bier en brood niet bestaan zonder fungi. Maar ondanks deze positieve eigenschappen kunnen ze eveneens voor problemen zorgen, denk maar aan besmettingen van voedsel en infecties bij de mens.

De huidige conventionele technieken om de groei van fungi op te volgen zijn traag waardoor vaak meerdere dagen moet gewacht worden voordat de groei gevisualiseerd of gekwantificeerd kan worden. Dit zorgt ervoor dat in de industrie en landbouw kostbare tijd verloren gaat maar vooral ook dat bij patiënten vaak laat de juiste diagnose kan gesteld worden bij een schimmelinfectie.

In dit onderzoeksproject wordt getracht om met het state-of-the-art toestel: de IPAC2 AR een snelle test te ontwikkelen voor de kwantificatie van fungi. Door een snelle kwantificatie van fungi kunnen verschillende industriële processen versneld worden maar kan ook in de medische wereld snel resistentie tegen antischimmelgeneesmiddelen opgespoord worden.

IPAC

Toestellen en expertise

De IPAC2 AR

De IPAC2 AR is een state-of-the-art, ultra gevoelig meettoestel dat ontwikkeld werd door de UCLL en het bedrijf Occhio. Het kan partikels (zoals in dit geval fungi) in suspensie (groeimedium) snel en nauwkeurig kwantificeren. De IPAC2 AR bestaat uit een incubatiekamer die op een specifieke temperatuur (bijvoorbeeld 35 °C) ingesteld kan worden en een geautomatiseerde robotarm voor staalname uit een 96-deepwellplaat. 

Het staal wordt door een flowcell gebracht, waar de camera met behulp van een microscoop de partikels aanwezig in het staal detecteert en kwantificeert. Wanneer de supensie de flowcell bereikt, worden de aanwezige partikels gedetecteerd met behulp van een ultra gevoelige camera die zich achter een microscoop bevindt. De aantallen worden automatisch gekwantificeerd met behulp van de Callisto/Armadillo software. 

Preliminaire resultaten

1. Snelle kwantificatie van fungi met de IPAC2 AR

Voor het nagaan of fungi op een snelle manier gekwantificeerd kunnen worden met de IPAC2 AR, werden verschillende fungale stammen opgegroeid, waarbij de groei (in aantal partikels/ml) van de stammen in functie van de tijd werd geanalyseerd. Ter vergelijking werd de groei eveneens met de spectrofotometer (gebaseerd op turbiditeit, gemeten bij 600 nm) gemeten.

proces 1

De resultaten voor de groei van Candida albicans worden weergegeven in onderstaande grafiek, waarbij de IPAC2 AR (linker y-as) en de spectrofotometer (rechter y-as) in functie van de tijd (x-as) worden vergeleken.

grafiek van de tijd

Er kan bijgevolg geconcludeerd worden dat met de IPAC2 AR de groei van Candida albicans ongeveer 4 uur sneller gedetecteerd kan worden dan met de spectrofotometer.

2. Snelle antimicrobiële resistentiebepaling bij fungi met de IPAC2 AR

Bij de uitvoering van het experimenteel werk voor de bepaling van de antimicrobiële resistentie van de fungale stammen, werden de stammen opgegroeid onder verschillende condities. Dit zowel in afwezigheid (positieve controle) als in aanwezigheid van twee verschillende antimycotica namelijk caspofungin (1 µg/ml) en posaconazole (0,12 µg/ml). De groei van de stam werd geanalyseerd met behulp van de IPAC2 AR.

het proces in de ipac

De resultaten op onderstaande grafiek tonen dat Candida glabrata exponentiële groei vertoont in afwezigheid van de antimycotica. In aanwezigheid van caspofungin wordt de groei van de stam geremd en kan er na vijf uur significant geconcludeerd worden dat Candida glabrata niet resistent is voor caspofungin. Voor het antimycoticum posaconazole geldt het omgekeerde, namelijk dat de groei van de stam onvoldoende geïnhibeerd wordt waardoor de stam wel als resistent wordt beschouwd voor dit antimycoticum.

tijd

Voor Candida glabrata kan er dus reeds na vijf uur met de IPAC2 AR een conclusie gevormd worden omtrent het resistentiepatroon van deze stam wat dus zeker vier tot vijf keer sneller is dan momenteel met de conventionele technieken kan. 

Het team

MaartenHendrickx
EllenVanHileghem

Dr. Apr. Maarten Hendrickx
Projectleider (Sustainable Resources)

maarten.hendrickx@ucll.be

 

 

Ir. Ellen Van Hilleghem
Projectmedewerker (Sustainable Resources)

ellen.vanhilleghem@ucll.be

 

Dienstverlening en samenwerking

Onderstaande dienstverleningen/samenwerkingen worden aangeboden:

  1. Snelle en automatische kwantificatie van fungi
    1. Bij onderzoeksprojecten waarbij het snel bepalen van de groei van fungi een meerwaarde is
    2. Bij productieprocessen van voedsel: bier, wijn, yoghurt, citroenzuur
    3. Bij productieprocessen van geneesmiddelen/vaccins: Insuline, groeihormoon, hepatitis B,…
  2. Snelle bepaling van antimycoticaresistentie
    1. In de medische sector: snelle bepaling van het antimycoticaresistentieprofiel
    2. In de landbouw: juiste selectie van het bestrijdingsmiddel
  3. High throughput sceening van nieuwe componenten met antimycotische activiteit
    1. In de medische sector: zoektocht naar nieuwe antimycotica
    2. In de landbouw: shift naar minder chemische bestrijdingsmiddelen (EU Green Deal)