HydroChip Nu en Straks

13-4-2011
1
HydroChip
Nu en Straks
Marco Jaspers
1
13-4-2011
Noodzaak: Europese Kaderrichtlijn Water
Monitoring, onderhoud en verbetering van de
ecologische kwaliteit van oppervlaktewateren
verplicht
Behoefte aan een krachtig en betrouwbaar
instrument
Gebaseerd op de samenstelling van indicator
organismen
3
Doel van het project
Ontwikkeling
O
ikk li van een op DNA gebaseerd
b
d
meetsysteem waarmee snel de
samenstelling van de diatomeeën populatie
kan worden vastgesteld om op die manier
de ecologische kwaliteit te kunnen
vaststellen.
4
2
13-4-2011
Workflow
Samples
array development
array development and analysis
DNA isolation
DNA isolation
sample analysis
array development
Microbial flora
analysis by 454
sequencing
Automated selection
microarray probes
analysis
multi-well chip printing
microtiter format
DNA isolation and
labeling
multi-well hybridization
scan results for
data interpretation
Data analysis and interpretation
5
Voorbeeld van een research chip
3
13-4-2011
DNA targets
Eukaryoten (waaronder diatomeeën en meeste
algen):
18s rRNA gen: aanwezig in alle eukaryoten, sterk
geconserveerd, veel gebruikt voor taxonomie
Prokaryoten
o a yo e (bac
(bacteriën):
e ë )
16s rRNA gen: aanwezig in alle bacteriën, sterk
geconserveerd, veel gebruikt voor taxonomie,
interessant voor blauwalgen
Van Diatomee naar Ecologische Kwaliteit
Sample preparation
DNA Isolatie
DNA labelling
Binding
Trofiegraad
Vertaalslag
Data Analyse
8
4
13-4-2011
1e generatie research chip
•75 probes voor diatomeeën
•Vergelijking trofiegraad: hydrochip en klassiek
•44 fytobenthos samples (19 locaties
locaties, 11 watertypes)
9
2e generatie research chip (ongoing)
•150 probes met 90% abundantie (Herman van Dam)
•Koppeling klassieke en hydrochip analyse
•Isolatie van diatomeeën gevolgd door DNA sequentie
analyse
10
5
13-4-2011
Van researchchip naar eerste praktijkchip
11
DNA bindingspatroon (Legionella chip)
12
6
13-4-2011
Toekomst: Opschaling in aantal samples mogelijk
Toekomst: Opschaling naar verschillende type
indicatororganismen mogelijk
Naast diatomeeën
Waterplanten
Macro evertebraten
Blauwalgen
Meerdere indicatoren geven mogelijk
een gedetailleerder beeld van de
ecologische kwaliteit
7
13-4-2011
Verdere toekomst: Lab on a Chip
Automatisering en miniaturisering van:
- monstervoorbewerking
- DNA isolatie en labelling
- DNA binding op chip en detectie
- Analyse en interpretatie
Mogelijkheid tot online monitoring van
waterkwaliteit
Voordelen Hydrochip in de toekomst:
Objectiever want gestandaardiseerde en op termijn
geautomatiseerde methode
Analyse van groot aantal relevante organismen in
ecosysteem
Snel resultaat: dus snel sturing op basis van analyse
resultaten mogelijk
Intensievere analyses mogelijk (meer tijdstippen,
meer locaties etc)
Goedkoper dan huidige analyses
8
13-4-2011
Partners:
STOWA:
Bas vd Wal, Tessa vd Wijngaart
TNO:
Frank Schuren, Holger Cremer, Timme Donders, Jordy Coolen,
Jolanda Kool, Heleen Koolmees
Vitens:
Bendert de Graaf, Adrie Atsma, Wouter v Delft
Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier
Gert van Ee
Waternet
Ron vd Oost
18
9