Wereldwijd krijgen zo’n 263 miljoen mensen per jaar malaria, van wie een kleine 600 duizend getroffenen de ziekte niet overleven. “95 procent van deze dodelijke cases vindt plaats in Sub-Sahara-Afrika”, legt promovendus Harm van der Veer uit, die vorige maand terugkeerde na ruim vier maanden onderzoek in Oeganda. “Snelle en toegankelijke diagnostiek is cruciaal bij malaria. Vooral omdat de ziekte vaak goed te behandelen is, wanneer men er op tijd bij is.”

Testen zijn er wel, maar volgens Van der Veer zijn die om verschillende redenen niet ideaal, zeker in die regio. “Nauwkeurige tests zijn vaak duur en vereisen laboratoria.” Niet iedereen heeft een ziekenhuis met die faciliteiten in de buurt en als ze dat wel hebben, kunnen veel mensen ze niet betalen.

“Daarnaast heb je de goedkope antigeen-sneltesten. Snel en bijna overal voorhanden, maar minder gevoelig en vaak niet in staat alle daar voorkomende soorten malariaparasieten te detecteren.” Dat maakt gerichte behandeling met de juiste medicatie lastig, stelt hij.

Niet onbelangrijk, aangezien verkeerde behandeling resistentie tegen medicatie in de hand werkt. Met een nieuwe test – ontwikkeld in de onderzoeksgroep Protein Engineering bij Biomedical Engineering, waar hij promoveert – hoopt Van der Veer dat probleem te verkleinen. “Wij richten ons op een echt accurate test die betaalbaar is.”

Zo werkt het

De eerste stap van de test is het vermeerderen van het genetisch materiaal van de parasiet, zodat het gedetecteerd kan worden. De methode lijkt op de welbekende PCR-test – die velen nog kennen uit de coronatijd – maar er is een belangrijk verschil. Waar PCR-apparatuur voortdurend wisselt tussen verschillende temperaturen om DNA te kopiëren, werkt deze test op één constante temperatuur van ongeveer veertig graden. 

“Je hebt dus geen ingewikkeld apparaat nodig dat continu temperatuurcycli draait”, zegt Van der Veer. “In principe is een simpel en energiezuinig verwarmingselementje genoeg.”

Dat maakt de test volgens hem beter geschikt voor plekken waar laboratoriumfaciliteiten beperkt zijn. Tijdens zijn veldwerk in Oeganda werkte hij met een klein prototype-apparaatje van ongeveer driehonderd euro, dat zelfs op batterijen kon draaien – handig, want de stroom viel regelmatig uit. 

Daarnaast denken de onderzoekers door opschaling en gebruik van goedkopere reagentia de kosten uiteindelijk onder de twee euro per test te krijgen. De methode zou daarmee een beteren betaalbaar alternatief kunnen worden voor bestaande diagnostiek daar.

Malaria is een infectieziekte die wordt veroorzaakt door de Plasmodium-parasiet, en de parasieten worden op hun beurt weer verspreid door muggen. Er zijn vijf soorten Plasmodium-parasieten die verschillende vormen van malaria bij de mens veroorzaken. Malaria tropica – veroorzaakt door Plasmodium falciparum – is de meest dodelijke variant. “In Sub-Sahara-Afrika, waar Oeganda gelegen is, gaat het in veruit de meeste gevallen om deze variant.”

Ook het uitlezen is een stuk eenvoudiger dan bij een PCR-test. Dit is het deel van de test dat specifiek aan de TU/e is ontwikkeld: een techniek genaamd LUNAS (LUminescent Nucleic Acid Sensor). Het uitlezen werkt op basis van bioluminescentie, waarbij een enzym licht geeft. Een fenomeen dat in de natuur onder meer voorkomt bij vuurvliegjes.

Deze techniek werd eerder al succesvol toegepast en getest voor andere infectieziekten, zoals het coronavirus (SARS-CoV-2), en voor de soa’s gonorroe en chlamydia.

Aan de hand van verschillende kleursignalen toont de test wat de uitslag is. “In geval van de malariatest geeft rood licht aan dat de test werkt, dat hoort dus altijd aanwezig te zijn”, legt hij uit. “Blauw licht betekent dat er een malariaparasiet aanwezig is, en als dat specifiek de falciparum-variant is, dan volgt ook nog groen licht.” 

In de Oegandese kliniek

Het testen deed de promovendus bij Kumi Hospital, in de buurt van het oostelijke stadje Kumi. Wanneer artsen daar malaria vermoedden bij een patiënt, kreeg die de mogelijkheid om mee te doen aan het onderzoek van Van der Veer. “Het enige verschil voor de patiënt was dat er extra bloed werd afgenomen voor ons onderzoek.”

“De uitkomst van onze test werd niet gedeeld met de patiënt en had ook geen invloed op de behandelkeuze. Hun deelname was echt for the sake of science.”

In totaal waren bloedmonsters van 445 patiënten nodig om voldoende statistische zekerheid te krijgen. Bijna leek het erop dat hij dat aantal niet zou halen, vertelt Van der Veer. “En ik had mijn visum al een keer verlengd, dat kon niet nog eens.” 

Een zogenoemd surgery camp bood uiteindelijk uitkomst. “Eens in het kwartaal organiseert het ziekenhuis zo’n camp. Dan komt er een bus vol mensen die al lang met klachten rondlopen, maar geen geld hebben voor behandeling.” 

Vlak voor zijn vertrek arriveerde zo’n bus bij de kliniek. Veel van de patiënten hadden malariaklachten – en zo wist het team van Kumi Hospital alsnog voldoende monsters te verzamelen.

In zijn 4,5 maand in Oeganda liep Van der Veer zelf geen malaria op. Hij slikte dagelijks preventiepillen om besmetting te voorkomen. “Langdurig slikken van die pillen is niet ideaal en bovendien prijzig, dus voor de lokale bevolking is dat geen uitkomst.”

Zonder die pillen had hij vrijwel zeker malaria gekregen, denkt hij. “In de eerste week had ik meer muggenbulten op mijn voet dan ongeschonden huid.” Collega’s van hem hadden minder geluk, sommigen van hen kregen wel tot twee keer toe malaria in die periode.  

Vervolgstappen

De 445 bloedmonsters werden ter plekke getest middels een drietal bestaande testmethoden en de test van Van der Veer. En om het onderzoek compleet te maken, worden alle monsters ook nog door een PCR-test gehaald. “Dat is wel echt de gevoeligste bewezen methode, dus daar willen we alle andere resultaten mee vergelijken.” 

De PCR-testen worden in Nederland uitgevoerd. “Als bloed indroogt op filterpapier, kun je het bij kamertemperatuur meenemen, dus dat heb ik met een deel van ieder monster gedaan.”

Pas als de resultaten van de PCR-testen binnen zijn, kan echt een conclusie worden getrokken, maar in vergelijking met de gangbare testen in Oeganda, lijkt de testmethode van Van der Veer al duidelijk gevoeliger te zijn. 

Start-up

“Die laatste onderzoeken zijn de eindfase van het echte academische werk”, stelt Van der Veer. Als de malariatest zo goed uit de bus komt als verwacht, dan is de wens van hem en zijn collega’s om de methode markt brengen. 

Verder zal ook het regelgevingsproces tijd kosten. “Denk aan certificering en toegang tot de lokale markt; dat kan best lang duren voor een medische test,” aldus Van der Veer. “En ook het opbouwen van het bedrijf – qua financiering, personeel en organisatie – vraagt veel werk.”

Het proces gaat in ieder geval de goede kant op. Als alles volgens plan verloopt, hoopt Van der Veer binnen twee jaar weer terug te keren naar Oeganda om de analisten daar te trainen zodat zij de volgende versie van de test in de praktijk kunnen testen. “Ik heb tegen iedereen daar gezegd: ‘Ik weet nog niet precies wanneer, maar ik kom sowieso terug.’”

Naast TU/e en Kumi Hospital zijn ook stichting Global Health Initiative, Makerere University, Fontys, Dicoon en KCCR in Ghana betrokken bij het onderzoek. De studie werd mogelijk gemaakt door financiële steun van het Universiteitsfonds Eindhoven, NWO Take-Off en Biotech Booster.