Thuistest voor corona in een espressocupje

Een leeg Nespresso-cupje kan dienen als goedkoop en recyclebaar minilab voor een coronatest. Onderzoekers van de Wageningen Universiteit en TNO in Zeist bedachten een manier om van het afvalproduct een thuistest te maken. Ze beschrijven hun methode in een preprint artikel op ChemRxiv-server.

Toen het SARS-CoV-2-coronavirus zich in maart 2020 ontwikkelde tot een pandemie, begonnen onderzoekers wereldwijd te werken aan testen die konden helpen om het virus in te dammen. Ook Vittorio Saggiomo, universitair docent in de BioNanoTechnologie-groep van de Wageningen Universiteit, die met frustratie het testbeleid in Nederland volgde: „Je wil zo snel mogelijk de hele populatie testen en besmette personen isoleren, en dat is het makkelijkst met thuistesten. Maar die waren er niet.”

Samen met zijn directe collega, hoogleraar Aldrik Velders, begon Saggiomo direct aan een ontwerp voor een eigen coronatest „Ik was overtuigd dat we een goedkope en makkelijke zelftest konden maken. Het liefst een die niet gemaakt was van wegwerpplastic en ook te gebruiken was in armere landen.”

In de vaatwasser

Als basis voor hun test kozen de onderzoekers voor Loop-mediated isothermal amplification, oftewel LAMP. Bij de LAMP-test, die lijkt op de bekende PCR-test, wordt het genetisch materiaal van het virus gedetecteerd met behulp van primers, kleine stukjes dna die zich aan dit genetisch materiaal binden. Het genetisch materiaal van het virus wordt tijdens de reactie eerst omgezet van rna naar dna, zodat de primers kunnen binden en een enzym het materiaal kan vermenigvuldigen.

Het grote verschil tussen LAMP en PCR zijn de omstandigheden waaronder de reactie plaatsvindt. „Bij PCR vergen de verschillende reactiestappen een andere temperatuur, en die moeten in cycli herhaald worden om een goed signaal te krijgen, terwijl je een LAMP-reactie constant op 65 graden moet houden”, zegt Velders. „Bovendien is het voor LAMP niet noodzakelijk om het rna van het virus te zuiveren. Dat maakt de test robuuster en makkelijker.” Ook zijn LAMP- en PCR-testen in principe gevoeliger dan de huidige thuistesten gebaseerd op antilichamen.

Je laat de CoronaEspresso drijven in een pan heet water

Vittorio Saggiomo universitair docent

De onderzoekers zochten contact met TNO in Zeist, die LAMP-testen ontwikkelen voor snelteststraten. Ondertussen ging Saggiomo op zoek naar warmtebronnen om de plastic LAMP-testbuisjes waarin de reactie plaatsvindt een half uur lang op 65 graden te houden. En omdat hij vanwege de coronamaatregelen niet naar het lab mocht, moest hij creatieve oplossingen vinden in zijn eigen huis. De magnetron, vaatwasser en zelfs de wasmachine kwamen aan bod, maar dat werkte niet altijd even goed. Saggiomo: „In de vaatwasser ben ik een buisje kwijtgeraakt dat ik nooit meer heb teruggevonden. Uiteindelijk bleek een pan met heet water toch de makkelijkste optie.”

Het idee ontwikkelde zich verder tot wat nu de CoronaEspresso heet: een Nespresso-cup gevuld met een was die op 65 graden smelt. Een 3D-geprint dekseltje met gaten erin houdt vier LAMP-buisjes vast. „Je laat de CoronaEspresso drijven in een pan met heet water dat net van de kook is”, vertelt Saggiomo. „De gesmolten was houdt de cupjes 25 minuten op 65 graden.” „Dit hebben we getest met echte monsters van mensen die wel of niet corona hadden, en we kregen steeds dezelfde uitslag als de PCR-test.” Na de reactie is het een kwestie van kijken welke kleur de oplossing heeft: positieve monsters kleuren geel, ben je negatief dan blijft de oplossing rood. En na afkoelen kun je de CoronaEspresso gewoon opnieuw opwarmen voor een nieuwe set van testbuisjes.

Omdat vrijwel iedereen ter wereld toegang heeft tot vuur en water, denken de onderzoekers dat de CoronaEspresso kan zorgen dat thuistesten overal ter wereld toegankelijk worden. Ook omdat de materialen en productiekosten slechts rond de twintig cent zullen liggen: „Aluminium Nespresso-cups worden al op grote schaal geproduceerd, dus binnen een paar maanden maak je er miljarden van. En nog een voordeel: de recycling van de cups is geregeld, want dat doen die fabrieken nu ook al.”

Het dekseltje is ook te recyclen, want het is gemaakt van het bioafbreekbare polymelkzuur. Dit grootschalig produceren is iets lastiger, maar hiervoor rekent Saggiomo op de 3D-community: „Veel mensen met een 3D-printer hielpen het afgelopen jaar met de productie van beschermingsmiddelen, dus ze willen ons vast ook helpen.”

Ebola en tuberculose

De test is nog niet klaar voor gebruik. Het bereiden van de testbuisjes kost op dit moment nog veel stappen. Je stopt je neusswab eerst in een plastic buisje met zeepachtige stof die het omhulsel van het virus openbreekt. Daarna moet je deze vloeistof naar een tweede plastic buisje met het enzym erin verplaatsen, en pas dan kun je de reactie uitvoeren. „Bij elke stap kan het misgaan, zeker bij ongetrainde gebruikers. Samen met TNO zoeken we daarom naar een manier om alle processen in hetzelfde testbuisje te laten plaatsvinden”, zegt Saggiomo. „Als dat lukt, ben je dicht bij een robuuste thuistest die makkelijker werkt dan andere thuistesten.”

De volgende stap is de CoronaEspresso testen in de praktijk. Ook interessant voor verder onderzoek: de CoronaEspresso is niet alleen toepasbaar voor het corona-virus. „Als we de primers in het reactiemengsel aanpassen dan kun je op deze manier ook ziekteverwekkers als bijvoorbeeld malaria, ebola en tuberculose detecteren”, zegt Velders. „En omdat die ziektes vooral in arme landen voorkomen, denken we dat ze onze CoronaEspresso daar goed kunnen gebruiken.”

Maar voor nu ligt de focus nog op corona. En ondanks dat het nog even kan duren voor de test echt in de winkel ligt, is Saggiomo niet bang dat ze te laat gaan komen. „We moeten corona wereldwijd aanpakken, en bijvoorbeeld in Brazilië en India zie je nu nog enorm veel besmettingen. Grootschalig testen kan helpen om dat in te dammen, dus zodra het kan zou ik graag miljoenen van deze testen die kant op sturen. Of dat gaat lukken weet ik niet, maar voor het einde van het jaar zijn er in ieder geval veel meer CoronaEspresso’s ontwikkeld.”