Tartrazine-translucentie – Hoe deze veelgebruikte voedselkleurstof de gezondheidszorg kan vooruithelpen

Betere kijk op wetenschappelijke inzichten

Medisch onderzoek is sterk afhankelijk van studies met diermodellen, en onze vooruitgang in de geneeskunde is diepgaand beïnvloed door betere analytische methoden, inclusief alle componenten van multiomics: genomics, transcriptomics, proteomics, metabolomics, enz.

Maar soms zijn veel minder geavanceerde observaties het meest bruikbaar. Bijvoorbeeld bewegingen van organen, de grootte van aders, enz. Dit is lastiger dan het klinkt, omdat het niet praktisch of haalbaar is met een redelijk budget om geavanceerde beeldvormingstechnieken zoals scanners en MRI op duizenden muizen per maand toe te passen.

Idealiter zouden onderzoekers direct in het lichaam en de organen van de testproefpersonen willen kunnen kijken, en dat tegen de laagst mogelijke kosten.

Dit zou wel eens realiteit kunnen worden, dankzij het werk van maar liefst 21 onderzoekers van de Stanford University. Zij ontdekten dat een veelvoorkomend kleurstofmolecuul dat als voedselkleurstof wordt gebruikt, in wezen het lichaam van muizen “transparant” kan maken voor analyse, en publiceerden hun resultaten in het prestigieuze tijdschrift Science, onder de titel “Achieving optical transparency in live animals with absorbing molecules”.

Hoe door lichamen te kijken

Het onderzoek begon met het observeren van de beperkingen van veel diepweefsel optische beeldvormingsmethoden, waaronder tweefotonmicroscopie, near-infrared-II fluorescentie-imaging en optische weefselzuivering.

Allemaal bieden ze enige inzichten, maar missen ofwel voldoende penetratiediepte en resolutie, of zijn ongeschikt voor levende dieren. Dus een goede interne visualisatie van levende dieren blijft een sterk onvervulde behoefte onder biologen en medisch onderzoekers.

De onderzoekers theoriseerden vanuit een fysisch principe genaamd het Lorentz oscillator model. Zonder in detail te treden over de onderliggende fysica, is het een principe dat bepaalt hoe atomen reageren op elektromagnetische golven (waaronder zichtbaar en niet‑zichtbaar licht).

Op basis van dit fundamentele principe concludeerden de onderzoekers dat specifieke moleculen, wanneer ze in water worden opgelost, de brekingsindex van wateroplossingen verhogen.

Dit zou er vervolgens toe leiden dat water en lipiden bijna dezelfde brekingsindex hebben, waardoor het hele lichaam even transparant wordt voor bepaalde lichtfrequenties.

Bron: Science

“Wij voorspelden dat kleurstofmoleculen met scherpe absorptieresonanties in het nabij‑ultraviolet spectrum (300 tot 400 nm) en het blauwe gebied van het zichtbare spectrum (400 tot 500 nm) effectief zijn in het verhogen van het reële deel van de brekingsindex van het waterige medium bij langere golflengten wanneer ze in water worden opgelost.

Als gevolg hiervan kunnen wateroplosbare kleurstoffen de RI‑contrast tussen water en lipiden effectief verminderen, wat leidt tot optische transparantie van levende biologische weefsels.”

Tartrazine vinden

Vanuit dit theoretische inzicht gingen ze op zoek naar een echt kleurstofmolecuul dat aan de vereiste kenmerken voldeed. Ze ontdekten dat tartrazine, een veelgebruikte voedselkleurstof die is goedgekeurd door de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA).

Ze ontdekten dat tartrazine het effect had de huid, spieren en bindweefsels reversibel transparant te maken in levende knaagdieren. Bij testen op weefselnabootsende verstrooiende hydrogel en ex‑vivo (genomen/uitgehaald) biologische weefsels vonden ze ook dat de beeldresolutie kon worden teruggebracht tot micronniveau.

Bron: Science

“Transparante” muizen

In de praktijk betekende dit dat onder de juiste lichtomstandigheden de onderzoekers de dieper gelegen weefsels konden observeren, door de huid en oppervlaktweefsels van de muizen heen zag.

Bron: Science

Door absorberende kleurstofmoleculen te gebruiken, kunnen we de doorgaans ondoorzichtige buik van een levende muis omvormen tot een transparant medium. Deze “transparante buik” maakt directe visualisatie mogelijk van met fluorescerend eiwit gelabelde enterische neuronen, waarbij hun bewegingen worden vastgelegd die de onderliggende darmmotiliteit in levende muizen weerspiegelen..

Deze benadering zou kunnen worden toegepast op andere delen van het muizenlichaam dan de buik, bijvoorbeeld “de schedel van een muiskop voor visualisatie van cerebrale bloedvaten en de achterpoot van de muis voor hoog‑resolutie microscopische beeldvorming van spier‑sarcomeren”.

Dit suggereert ook dat andere vergelijkbare agentia ontdekt en in gebruik genomen kunnen worden, mogelijk met nog grotere efficiëntie en lagere gebruikskosten.

Investeren in biologische beeldvorming

Sinds het begin van de moderne geneeskunde wordt wetenschappelijke vooruitgang gedragen door verbeteringen in observatie‑instrumenten, van de eerste microscoop tot de hedendaagse genomische sequencers.

Dit is nog steeds waar vandaag de dag, met tal van nieuwe technieken die opkomen, van de hier besproken “transparante” muizen tot geavanceerde 3D‑visualisaties van levende weefsels.

Als u niet geïnteresseerd bent in het selecteren van biotech‑ of medische beeldvormingsbedrijven, kunt u ook kijken naar ETF’s zoals Global X Aging Population ETF (AGNG), ARK Genomic Revolution ETF (ARKG) of Vanguard Health Care ETF (VHT), die een meer gediversifieerde blootstelling bieden om te profiteren van de groeiende levensduur‑gezondheidszorg‑ en biotech‑industrie.

Of u kunt ons artikel over de “5 beste genome‑sequencing bedrijven” raadplegen.

Medische beeldvorming & gegevensbedrijven

1. Illumina, Inc.

Illumina is het toonaangevende genomica‑bedrijf, verreweg het grootste en meest gevestigde in de sector, met $1,2 mrd aan omzet, die de afgelopen 5 jaar met 11 % CAGR groeide.

Bron: Illumina

Net als de meeste genome‑sequencing bedrijven verdient Illumina geld bij de verkoop van sequencers, maar vooral bij de verkoop van de verbruiksartikelen die door de sequencers worden gebruikt, waarbij de omzet per machine doorgaans in de loop van de tijd groeit naarmate deze steeds meer op volledige capaciteit wordt ingezet.

Het nieuwe genome‑sequencermodel van het bedrijf, NovaSeqX, is een succes, met in totaal 390 leveringen in 2023. Dit heeft de adoptie van massale genome‑sequencing onder de klanten van Illumina versneld, met meer multi‑omics analyses (het combineren van meerdere “‑omics” technieken) en een grotere schaal voor single‑cell en ruimtelijke analyses.

Bij het bespreken van Illumina is een lange uitleg nodig over een nieuwe genomica‑toepassing, kankerdetectie in een bloedmonster, genaamd liquid biopsy. Illumina werkte aan deze technologie en spinde deze vervolgens uit in een bedrijf genaamd Grail.

Grail is zeer succesvol vanuit technisch en commercieel oogpunt, met 7.500 zorgverleners die Grail‑tests voorschrijven en de mijlpaal van 100.000 uitgevoerde tests overschreden. Het detecteerde bovendien 92 % van de kankervereindiging bij 6 verschillende bloedkankers.

Enkele jaren later zou Illumina dit bedrijf opnieuw verwerven tegen een veel hogere prijs.

Dit veroorzaakte verschillende problemen. Ten eerste uitten regelgevende autoriteiten in zowel de VS als de EU zorgen over monopolierisico, waarbij Illumina de leverancier is van genome‑sequencing machines aan veel van Grail’s concurrenten.

Dit resulteerde in een boete van €432 miljoen van de EU. Als deze uitspraak die de overname verbiedt niet wordt opgelost, “Illumina zal Grail binnen een jaar afstoten als het zijn uitdaging voor de EU‑rechtbank niet wint.”

Bron: Illumina

Een andere reeks problemen kwam voort uit de voorwaarden van de dure Grail‑spin‑off, de kapitaalverwerving en de herabsorptie in Illumina.

Activistische belegger Carl Icahn heeft het bestuur van het bedrijf aangevallen en gesuggereerd dat mogelijk oneerlijke of kwaadwillige handelingen in het voordeel van insiders zijn uitgevoerd tegen de belangen van de aandeelhouders. De SEC onderzoekt de kwestie ook.

Tot nu toe is de CEO vervangen, is een ander bestuurslid vertrokken, zijn er 4 nieuwe bestuursleden aangesteld, en heeft Illumina een “Stewardship‑Focused Update” gepubliceerd. U kunt ook meer lezen over deze vermoedens en beschuldigingen in deze reeks artikelen van Non‑GAAP investing.

De aandelen van het bedrijf zijn sterk gedaald vanaf de piek van juli 2021 met bijna 80 %, terug naar het niveau van 2013.

Dit was een nogal schokkende situatie voor een groot en gevestigd bedrijf als Illumina, ongeacht hoe waar deze beschuldigingen zijn, aangezien het een slechte indruk maakt van de managementbeslissing om Grail in eerste instantie af te stoten. Het heeft zich in elk geval bewezen een kostbare fout te zijn.

Investeerders zullen willen beoordelen of ze klaar zijn om zich aan te sluiten bij Carl Icahn, een legendarische en controversiële activist‑belegger met een indrukwekkend trackrecord.

En of de slechte governance van de afgelopen jaren nu volledig is geprijsd, en misschien de waardering van het bedrijf buitensporig heeft beschadigd in vergelijking met zijn zeer sterke bedrijfsleiderschap in genetische sequencing.

2. 10x Genomics, Inc.

10x Genomics (TXG ) is een leider in ruimtelijke biologie, die het genoom en transcriptome in 3D bestudeert, waardoor visualisatie van de activiteit van genen op cellulair of zelfs intracellulair niveau mogelijk wordt.

Het bedrijf werd opgericht in 2012, met Serge Saxonov onder de oprichters, de directeur R&D van het gepersonaliseerde genoom‑testbedrijf 23andMe.

10x Genomics groeide door een mix van R&D (meer dan $1 mrd geïnvesteerd in R&D tot nu toe) en overnames. Met name werd het Visium‑platform verkregen via de overname van Spatial Transcriptomics in 2018.

Bron: 10x Genomics – 10x Genomics acquisitions timeline

Dit is ook hoe 10x Genomics zijn Xenium‑platform verwierf door Readcoor en Cartana in 2020 over te nemen.

In 2020 lanceerde het ook het Chromium‑platform, dat een jaar later werd geüpdatet naar Chromium X.

Via de overname van Tetramer Shop in 2021 lanceerde 10x Genomics ook BEAM (Barcode Enabled Antigen Mapping) in 2022. Het stelt onderzoekers in staat om componenten van het immuunsysteem in detail te identificeren. Dit kan zeer impactvol zijn voor onderzoek naar immuniteit en nieuwe ziekten.

De omzet groeide met 17 % jaar‑op‑jaar in Q2 2023, gedreven door Xenium‑verkopen, met de mijlpaal van 100 verkochte eenheden behaald in augustus 2023.

Het bedrijf behaalde in september 2023 ook een cruciale overwinning tegen zijn belangrijkste concurrent, Nanostring. Nanostring is momenteel verboden om zijn CosMx Spatial Molecular Imager (SMI) instrumenten in het grootste deel van de EU te verkopen wegens inbreuk op 10x Genomics‑patenten.

Het bedrijf bevindt zich nog in een vroeg stadium, enigszins vergelijkbaar met de beginjaren van Illumina. Voorlopig is ruimtelijke biologie beperkt tot de academische en fundamentele onderzoeksgemeenschap. Maar zoals veel biotechnologieën, zou het op een dag wijdverspreid kunnen worden, geleidelijk een medisch hulpmiddel worden en vervolgens een “routine” test. In elk geval zou de groeiende pool van geïnstalleerde machines de verkoop van verbruiksartikelen en omzetgroei moeten stimuleren.

Voorlopig is ruimtelijke biologie beperkt tot de academische en fundamentele onderzoeksgemeenschap. Maar zoals veel biotechnologieën, zou het op een dag wijdverspreid kunnen worden, geleidelijk een medisch hulpmiddel worden en vervolgens een “routine” test. In elk geval zou de groeiende pool van geïnstalleerde machines de verkoop van verbruiksartikelen en omzetgroei moeten stimuleren.