imec.xpandLife sciencesSmart HealthSystem and IC design

10 min

Het mysterie van geurzin (bijna) ontrafeld

De biologie van Yesse Technologies en de nanotechnologie van imec openen de deur naar het creëren van de menselijke geurzin op een computerchip.

Scroll

Yesse (|jes|) Technologies, tot vorige maand bekend als MouSensor, is op weg om een revolutie te ontketenen in de geurindustrie. Als alles volgens plan verloopt, kan het weldra de menselijke geurreceptoren (of die van eender welk zoogdier) integreren in - en uitlezen met - een computerchip. En daarmee een van de grootste biologische mysteries ontrafelen: die van de geurzin. Zowel in de sectoren van geuren en parfums als in de medische diagnostiek liggen daar gigantische markten voor open. Momenteel verwacht het de eerste tape-out van een door imec ontworpen chip om geurreceptoren op aan te brengen en te activeren. Slaagt Yesse Technologies in zijn opzet, dan wacht de Amerikaans-Belgische startup een spannende en voortvarende toekomst. Aan passie en kennis in elk geval geen gebrek. Oprichter en CEO Charlotte D’Hulst en managing director voor Europa Elke Giets loodsen ons door verleden, heden en toekomst van hun disruptieve onderneming.

Joy Milne, een Schotse vrouw, haalde eind 2017 het wereldnieuws toen bleek dat ze Parkinson in een vroeg stadium kan herkennen via de lichaamsgeur van patiënten. Ook honden staan erom bekend dat ze bepaalde vormen van kanker kunnen ruiken. En er zijn meer van dergelijke voorbeelden die ervoor zorgen dat in de medische wereld een heropleving is van diagnostiek via geur. 

Ook in de meer klassieke wereld van geuren, bv. voor parfums en schoonheidsproducten, liggen er nog grote uitdagingen. Zowat de hele industrie draait op de expertise van een paar honderd geurexperts, “neuzen” genoemd. Een goedbetaalde job die tot op heden niet objectief te analyseren of te automatiseren valt.

De geur is dan ook een van de laatste grote zintuiglijke mysteries. We weten meer over genetica – genomics – dan over hoe onze geurzin werkt. Voor Charlotte D’Hulst was het al van vroeg in haar carrière dé uitdaging om daar verandering in te brengen. Samen met onderzoekspartner en expert in de moleculaire biologie van de geurzin, professor Paul Feinstein, weidde ze haar postdoc aan het Hunter College van The City University of New York aan het ontrafelen van de geurzin. Een domein wat ze later odoromics zouden dopen. Na jaren van fundamenteel onderzoek leidde het tot de oprichting van een eigen bedrijf. Oorspronkelijk MouSensor en recent omgedoopt tot Yesse Technologies.

MouSensors: fabriekjes voor geurreceptoren

Aan de basis van het bedrijf ligt de unieke expertise om eender welke biologische geurreceptor te kunnen aanmaken in de neus van laboratoriummuizen: de MouSensors. 

In 1991 identificeerden de Amerikaanse onderzoekers Richard Axel en Linda Buck de genen die aan de basis liggen van meer dan duizend verschillende geurreceptoren in de muis en een goede driehonderdtal in de mens. Een doorbraak waarvoor ze in 2004 de Nobelprijs voor geneeskunde ontvingen. Onder meer deze inzichten zal Yesse Technologies in staat stellen om, met behulp van zijn gepatenteerd genetisch platform, de menselijke geurdetectie te kopiëren in de neuzen van de MouSensors. 

In 2016 publiceerden Charlotte D’Hulst en haar collega’s in het toonaangevende vakblad Cell Reports hoe ze, dankzij hun MouSensors, eender welke geurreceptor van zoogdieren kunnen produceren in grote hoeveelheden. 

En dit zonder dat deze hun functionaliteit verliezen. De neus van de muis wordt als het ware een geurreceptor-fabriekje. De modulariteit om hierin combinaties en variaties aan te brengen opent de mogelijkheid om voor het eerst alle menselijke geurreceptoren aan te maken in hun natuurlijke omgeving, de neus. Meteen de grootste kracht van het Orion21TM platform:  de merknaam waaronder Yesse Technologies haar technologie beschermt. Verwijzend naar de sterrenconstellatie Orion (The Hunter) en daarmee een knipoog naar Hunter College waar de technologie werd uitgevonden.

Van in vivo naar ex vivo

Vraag blijft dan natuurlijk: hoe gaan muizen (MouSensors) je vertellen welke geur ze detecteren? Steunend op de rijke expertise van medeoprichter professor Paul Feinstein bedacht het team daarom een concept om de MouSensor biologie te vertalen naar een ex vivo platform en de aangemaakte receptoren te activeren in 96-well platen. Hierin kunnen 96 samples met biologische geurreceptoren aangebracht worden en getest op hun reactie op verschillende geuren. De microtiterplaten zijn de standaard in de industrie om efficiënt allerlei testen te kunnen uitvoeren en dan ook een belangrijke stap om überhaupt industriële toepassingen mogelijk te maken.

In parallel maakten Charlotte D’Hulst en haar collega’s ook de overstap van fundamenteel onderzoek naar ondernemerschap. Onder impuls van een groeiend New Yorks startupklimaat voor biotech, wat werd aangewakkerd door verschillende acceleratorprogramma’s, wist Yesse Technologies begin 2017 zijn eerste subsidie te scoren van de National Science Foundation (NSF), een erg veeleisende stichting in de V.S.. Met iets meer dan tweehonderdduizend dollar van NSF wisten ze hun ex vivo concept om te zetten in een werkend proof-of-concept. 

Tegelijkertijd werd het project ook gesteund door de de Michael J. Fox Foundation, die investeert in onderzoek naar de genezing van Parkinson. 

De Belgische connectie: imec en VLAIO

Ook in die periode ontstond de connectie met België. Dankzij BioVox en LinkedIn raakten Yesse Technologies en imec op de hoogte van elkaars bestaan. Inhoudelijk bleek al snel dat ze elkaar veel te bieden hadden. Imec werkte rond die tijd aan multi-electrode arrays voor cel- en weefsel-engineering. Een groot deel van de ontbrekende kennis om dit succesvol te maken op het gebied van de geurzin, was exact de expertise van Yesse Technologies. 

De samenwerking met Yesse Technologies was dan ook erg welkom in het life-sciences onderzoek van imec. Omgekeerd kon ook imec een rol spelen in de verdere ontwikkeling van Yesse Technologies. Al snel kwam imec.xpand om de hoek kijken, een fonds wat investeert in start-ups waar imec technologie en expertise het verschil maken. 

“The stars aligned,” in de woorden van Charlotte D’Hulst. “Imec.xpand is een écht seed-fund dat investeert in een heel vroeg stadium wanneer er nog veel risico’s zijn. Veel fondsen claimen dat wel, maar doen het niet werkelijk. Het concept van imec.xpand zit ook heel goed in elkaar. Eerst doen ze een kleine investering voor zes maanden, een zogenaamde Venture Timebox. Daarin krijg je de tijd en middelen om de grootste risicofactoren te onderzoeken en aan te pakken. Ook denken ze actief mee over je intellectuele eigendom en technologieontwikkeling. Zes maanden is heel kort in biotech, bijna als speeddaten. Maar daarna ben je wel meteen met elkaar getrouwd.” ”

Tijdens de succesvolle zes maanden hielp imec ook met het binnenhalen van een onderzoek en ontwikkelfonds (O&O) bij VLAIO, het Vlaams Agentschap voor Innovatie en Ondernemen. Het is dan zomer 2018 en het moment waarop Elke Giets de overstap maakt van venture development manager bij imec naar managing director van de Belgische dochter van Yesse Technologies. Elke Giets: “Ik kende het dossier heel goed, omdat ik het begeleidde bij imec venturing. Toen Charlotte me vroeg om de operaties in Europa te leiden, vond ik het tijd om zelf de sprong naar het ondernemerschap te wagen. Het is een sprong in het diepe, maar het onderwerp ligt heel dicht bij de passie die ik ook in mijn studies bio-ingenieur had gevonden: het vertalen van onderzoek naar relevante toepassingen.”

Dankzij de toegekende financiële steun vanuit VLAIO en imec.xpand kwam Yesse Technologies in een nieuwe stroomversnelling. Nog voor het einde van het jaar sloot het een investeringsronde van 3,3 miljoen dollar, met bijdragen van onder meer Alexandria Ventures (U.S.) en New York Ventures (de investeringstak van de staat New York).

Van plaat naar systeem op chip

Inmiddels telt Yesse Technologies vier vaste medewerkers en is er een vacature voor een systeemingenieur om het team in België te versterken. Niet meegeteld zijn een heel aantal mensen bij imec en het universitaire lab in New York aan wie Yesse Technologies een deel van zijn activiteiten nog steeds uitbesteedt. Charlotte D’Hulst: “De motivatie en betrokkenheid die ik ervaar bij onze partners blijft essentieel om van ons verhaal een succes te maken.”

Belangrijkste evolutie is om nu door te ontwikkelen naar een schaalbaar en marktrijp product. Daarvoor moet de bestaande ex vivo technologie van 96-well platen omgezet worden in een systeem op chip. 

Het minimaliseert ook het gebruik van muizen voor de aanmaak van geurreeptoren. De chip is een basis waarop Yesse Technologies biologisch materiaal met geurreceptoren kan aanbrengen, activeren en uitlezen.  Dit is al gelukt op niet-geoptimaliseerde stukjes silicium en gaf de aanzet voor het ontwerpen van een chip voor dit specifieke doel. 

 

yesse

Yesse Technologies combineert de biologie van de geurzin – hier zichtbaar gemaakt door fluorescente labels en het Orion21TM genetisch platform – met de nanotechnologie van imec, wat toelaat om de activatie van geurreceptoren optisch uit te lezen.

Een ontwikkeling waarbij de expertise van imec een cruciale rol speelt. Elke Giets: “Het team binnen imec’s Life Sciences groep, onder leiding van Dries Braeken, heeft altijd flexibel ingespeeld op onze vragen en voortschrijdende inzichten en gaat echt tot het uiterste voor ons uitdagende project. Een mooi samenspel van verschillende disciplines, ook binnen imec, heeft ertoe geleid dat we in drie maanden tijd tot een eerste chipdesign zijn gekomen waarvan we nu de fabricatie afwachten. Een belangrijke bijdrage hiertoe werd geleverd door Ben Jones, IC designer in het microfluidics team bij imec.” 

Met de lessen die Yesse Technologies kan halen uit deze eerste testen, plant het een nieuw chipdesign en -fabricatie voor 2020. Een belangrijke mijlpaal, want dan zullen ze voor het eerst in de geschiedenis in staat zijn om biologische receptoren op een computerchip te laten reageren op relevante geuren, met de precisie van onze echte neus. En dan ligt de weg open naar de markt.

Van prototype naar product

Daarom zet Yesse Technologies ook al stappen in de ontwikkeling van prototype naar eindproduct. Bijvoorbeeld: hoe ziet straks de behuizing eruit waarin de chip komt te zitten en waarmee de gebruiker zal interageren? Of hoe ga je de resultaten uitlezen en weergeven? Kortom, hoe passen alle stukjes van de puzzel in elkaar? 

Het werkt daarvoor nauw samen met het Belgische bedrijf Verhaert, een productontwikkelingsbureau gespecialiseerd in het vertalen van complexe technologie naar een marktrijpe oplossing. Een expertise die het opdeed in het vertalen van ruimtevaarttechnologie naar aardse toepassingen. Ook worden stappen gezet in de verdere business development. 

Charlotte D’Hulst: “We weten inmiddels op welke sectoren we onze pijlen willen richten en op welke (nog) niet. In de geurindustrie en de diagnostiek liggen de hoogste noden en kunnen onze huidige (off-chip) oplossingen op korte termijn al een verschil betekenen. Andere markten zullen pas later een mogelijke match zijn. Ook weten we al dat we niet de volgende diagnostische firma of geurproducent willen worden. We zien onszelf als een partner die een technologisch platform kan aanbieden aan bestaande spelers in de industrie.”

Haal de no uit nose

De volledige lancering in de markt wordt vermoedelijk pas realistisch na 2023. Op veel kortere termijn staan wel al de eerste commerciële inkomsten in de planning; door het aanbieden van gerichte services op basis van de huidige kennis en technologie. En bij deze nieuwe impuls hoorde ook een nieuwe naam. Het bedrijf is er inmiddels van overtuigd dat het een positief antwoord kan bieden op de vele mysteries in odoromics. En vandaar de logische keuze om de ‘nee’ uit ‘nose’ te vervangen door een overtuigde ‘yes’.

 

Meer weten?

  • Op de website van Yesse Technologies staat meer informatie over het bedrijf en op het moment van publicatie een interessante vacature voor system engineer.
  • Yesse Technologies kreeg eind 2018 ruime media-aandacht toen het, nog onder de naam MouSensor, een investeringsronde van 3,3 miljoen dollar afrondde.
  • Lees meer over de imec expertise in life-sciences.

Over Charlotte D’Hulst

Charlotte D'Hulst, PhD is de medeoprichter en CEO van Yesse Technologies, Inc., een door investeerders gesteunde biotech-startup met hoofdzetel in het Alexandria Center for Life Sciences in New York City. Charlotte was de grondlegger van het Orion21™ -platform, dat de kern vormt van het bedrijf, terwijl ze werkte aan de moleculaire biologie van de geurzin bij prof. Feinstein aan het Hunter College van The City University of New York (VS). Charlotte studeerde af als bio-ingenieur aan de KU Leuven (België) en promoveerde in de biomedische wetenschappen aan de Universiteit van Antwerpen (België).

Over Elke Giets

Gepassioneerd door technologie en biologie, krijgt Elke Giets, PhD, energie van het vertalen van wetenschap en technologie in relevante toepassingen. Afgestudeerd als bio-ingenieur, behaalde Elke een doctoraat in de Immunologie aan de KU Leuven. Na haar academische carrière werkte Elke voor de klinische afdeling van een toonaangevend 3D-printing bedrijf in België en deed in een bedrijfsadviserende rol in België en Zwitserland ervaring op in verschillende bedrijfsaspecten van de Life Science industrie. Voorafgaand aan haar indiensttreding bij Yesse Technologies als managing director voor Europa maakte Elke deel uit van het venturing team van imec.
 

Deze website maakt gebruik van cookies met als enige doel het analyseren van surfgedrag, zonder enige commerciële insteek. Lees er hier meer over. Lees ook ons privacy statement. Sommige inhoud (video's, iframes, formulieren,...) op deze website zal pas zichtbaar zijn na het accepteren van de cookies.

Accepteer cookies