Biologische processen voor het eerst live en gedetailleerd in beeld

Beeld: Nico Sommerdijk (links) en promovendus Luco Rutten (rechts).

Onderzoekers van Radboudumc in Nijmegen ontwikkelden een nieuwe microscopische techniek waarmee ze voor het eerst ter wereld biologische processen zowel live als zeer gedetailleerd in beeld kunnen brengen. Tot nu toe konden ze met een microscoop alleen bevroren of dus stilstaand materiaal tot op het niveau van moleculen bestuderen, of levend en bewegend materiaal bekijken in veel minder detail.

Een van de problemen die het team onder leiding van Nico Sommerdijk moest oplossen om de combinatie van beide mogelijk te maken, was dat ze een elektronenmicroscoop nodig hadden om biologische processen heel gedetailleerd te bekijken, maar dat de elektronenstraal die ze daarbij gebruikten het biologische materiaal en de vloeistof daaromheen beschadigde. Niet handig als ze de natuurlijke processen in het materiaal wilden bekijken gedurende langere tijd.

De onderzoekers vonden de oplossing door rondom het te bestuderen weefsel een beschermende laag grafeen aan te brengen die de schade door de elektronenstraal beperkt. Maar omdat het biologische proces dat ze in beeld wilden brengen daardoor onmiddellijk van start ging, moesten ze ook voor dat probleem een oplossing bedenken. Anders was het proces soms al voorbij voor ze de juiste plek in het weefsel hadden gevonden en de microscoop helemaal goed hadden ingesteld, wat minstens een half uur duurt.

Ze vonden de oplossing door het weefsel direct na het aanbrengen van het grafeen in te vriezen, waardoor de biologische processen even stilvielen. Het gaf hen de tijd om met een lichtmicroscoop rustig de plek in het weefsel te zoeken die ze in beeld wilden brengen, het materiaal in de nieuwe elektronenmicroscoop te brengen, en daarna het materiaal weer op te warmen om de processen weer op gang te brengen.

Door bijvoorbeeld bewegende eiwitcomplexen zichtbaar te maken, stelt de techniek de onderzoekers onder andere in staat om de eerste stappen van aderverkalking in beeld te brengen. Voor een verkalkte aortaklep is momenteel nog geen behandeling mogelijk, anders dan de hele klep vervangen, omdat onderzoekers nog niet goed weten wat er precies gebeurt bij deze vorm van verkalking. Om ook medicijnen te kunnen ontwikkelen die het probleem kunnen oplossen, willen ze met de nieuwe techniek die verkalking beter in beeld brengen.