Onderzoekers van het Radboudumc hebben een microscoop ontwikkeld waarmee ze tot in het kleinste detail 'live' mee kunnen kijken bij allerlei biologische processen.
De nieuwe techniek maakt het bijvoorbeeld mogelijk om te zien hoe aderverkalking ontstaat en biedt kansen bij de ontwikkeling van nieuwe medicijnen. Het Nijmeegse ziekenhuis zelf spreekt over een wereldprimeur.
Tot nu toe moesten onderzoekers kiezen: ze konden met een microscoop heel gedetailleerd tot op het niveau van moleculen kijken, maar alleen in bevroren en (dus) stilstaand materiaal. Of ze konden kijken naar levend en bewegend materiaal, maar dan was het beeld niet gedetailleerd. De nieuwe techniek van het Radboudumc is in feite een combinatie van die twee.
Horden nemenAl moesten de onderzoekers wel een paar horden nemen, laat hoogleraar botbiochemie Nico Sommerdijk weten bij Omroep Gelderland. "Om zo gedetailleerd naar eiwitcomplexen te kijken, heb je een elektronenmicroscoop nodig", stelt hij. Maar de elektronenstraal die je daarbij gebruikt, beschadigt het biologische materiaal en de vloeistof daaromheen.
Sommerdijk vergelijkt het met röntgenstraling bij de behandeling van een tumor. "Daardoor beschadig je ook altijd het omliggende weefsel", stelt hij. De oplossing die de hoogleraar en zijn team bedachten is grafeen, een zeer sterke stof die bestaat uit een enkele laag koolstofatomen die de schade door de elektronenstraal beperkt.
Naar microscoop rennenMaar elk voordeel heeft z'n nadeel: "Zodra je die laag aanbrengt, begint direct het biologische proces dat je eigenlijk in beeld wilt brengen", aldus Sommerdijk. "Dan moet je dus nog naar de microscoop rennen, de juiste plek zoeken in het weefsel en de microscoop helemaal goed instellen. Dat duurt minstens een half uur en dan is je proces soms al voorbij."
De oplossing is dat het weefsel direct wordt ingevroren nadat het beschermende laagje grafeen eromheen is aangebracht; zo gaan de biologische processen in de pauzestand. Vervolgens zoeken de onderzoekers de exacte plek die ze willen onderzoeken en pas daarna gaat 'het pakketje' in de elektronenmicroscoop.
Daar wordt alles opgewarmd zodat de biologische processen weer op gang komen. Die worden dan zichtbaar op een schaal van enkele nanometers (een nanometer = 0,000 000 001 millimeter, een miljardste meter).
Hartklep op een chipNu de supermicroscoop werkt, zijn tal van toepassingen mogelijk. De onderzoekers denken bijvoorbeeld te kunnen zien hoe het coronavirus een cel binnendringt. Maar ze gaan ook kijken hoe in het bloed calcium neerslaat in een vorm die verkalking kan veroorzaken van de aders en aortaklep.
Voor een verkalkte aortaklep is nu nog geen andere behandeling dan de hele klep vervangen. Sommerdijk verwacht patiënten in de toekomst een minder ingrijpende operatie te kunnen aanbieden.
Met de nieuwe microscoop gaat hij beter in beeld brengen hoe de verkalking in zijn werk gaat. Daarvoor ontwikkelt hij een hartklep op een chip. In eerste instantie zal dit het model van een gezonde klep zijn, waarin de onderzoeker vervolgens verkalking 'introduceert'. Dit project gaat van start in 2025.
nos.nl