Julius Lucks en collega’s van Northwestern University in Evanston, Illinois, werken met allosterische transcriptiefactoren (aTF’s). Zo’n aTF is een eiwit dat bacteriën laat reageren op toxische stoffen in hun omgeving. Bindt het eiwit de stof die er bij past, dan haalt het de rem van een toepasselijk gen. De vertaling van dat gen naar messenger-RNA vormt de start van de verdediging. Dat gen vervang je door synthetisch DNA dat codeert voor een kort RNA-fragment (aptameer) dat een fluorescerende kleurstof activeert. Zie je dus iets oplichten, dan is de contaminant aanwezig.

Dit systeem functioneert ook buiten een bacterie. Je kunt zelfs de ingrediënten – aTF, DNA, kleurstof, RNA-bouwstenen en een snelwerkend polymerase-enzym dat ze aan elkaar zet – samen in een wegwerp-testbuisje stoppen en vriesdrogen. Dat maakt het mengsel een tijdlang houdbaar bij kamertemperatuur. Doe je er een watermonster bij, dan lost de mix op alsof het instantkoffie is. Lucks’ groep heeft alvast een 3D-geprint testbuisjeshoudertje bedacht, met een batterij en een lampje om de fluorescentie goed te kunnen zien. Zo zou het net zo simpel moeten werken als een zwangerschapstest.

Het systeem heeft de naam RNA output sensors activated by ligand induction meegekregen, afgekort ROSALIND als eerbetoon aan DNA-pionier Rosalind Franklin die in juli 100 zou zijn geworden.

Het aantal te detecteren stoffen hangt eigenlijk alleen af van de bruikbare aTF’s die je uit diverse bacteriesoorten weet te halen. Tot nu toe heeft Lucks er zeventien bij elkaar. Ze reageren op koper, lood, een aantal antibiotica en een paar kleine moleculen zoals 3-hydroxybenzoëzuur en urinezuur. Stemloop, een mede door Lucks opgerichte startup, wil ze gaan commercialiseren.

Jung, J. K. et al. (2020) Nature Biotechnology, 1-9