Voor het eerst is het mogelijk om in levende weefsels of cellen verschillende moleculen tegelijk in beeld te brengen. Amerikaanse en Britse wetenschappers hebben hiervoor een slimme methode bedacht. Die kan onderzoekers helpen om beter te begrijpen wat de rol is van bepaalde moleculen bij een ziekte.


Wat gebeurt er bij een ziekte in de cel of in een weefsel? Welke biologische processen zijn verstoord, en welke moleculen spelen daarbij een centrale rol? Dat zijn vaak de belangrijkste vragen die biomedisch onderzoekers proberen te beantwoorden. Het antwoord op hun vragen levert ze niet alleen wetenschappelijk begrip op, het brengt ze ook een stap dichter bij een behandeling voor ziekten.


Wat gaat er mis

Om de rol van die moleculen beter te snappen, brengen onderzoekers ze vaak in beeld met fluorescente labels. Door zulke labels aan eiwitten of andere cruciale moleculen te hangen, zijn ze in beeld te brengen.

Het is nog relatief eenvoudig om één of twee soorten moleculen in beeld te brengen. Dat is handig voor in het lab, maar helpt nog niet erg om de situatie in het menselijk lichaam te begrijpen. Daarom hebben onderzoekers behoefte aan een techniek die een handjevol verschillende moleculen tegelijk én bij verschillende kleuren licht afbeeldt.
 

5D afbeeldingen van moleculen

Onderzoekers in de VS en Groot-Brittannië ontwikkelden precies zo'n techniek: ze presenteren in vakblad Nature Methods (‘Hyperspectral phasor analysis enables multiplexed 5D in vivo imaging’) een vijfdimensionale techniek  – x, y, z, tijd en golflengte – voor het afbeelden van moleculen: de zogeheten Hyper-Spectral Phasor-analyse (HySP). In het artikel beschrijven ze hoe ze hun software uittestten op zebravisjes, een vaak gebruikt proefdiertje. Met de nieuwe techniek is het voor het eerst mogelijk om meerdere verschillende moleculen tegelijk af te beelden in drie dimensies, in de tijd en bij verschillende kleuren licht.
 

Complexe systemen

Beelden van een zebravisje bij
verschillende golflengtes laten
andere onderdelen van
het organisme zien.

‘Biologisch onderzoek gaat steeds vaker over complexe systemen in drie dimensies. Door verschillende moleculen te bekijken, of door te kijken hoe ze zich verplaatsen, krijgen we een veel beter begrip van wat er gebeurt in complexe levende systemen’, aldus postdoctoraal onderzoeker dr. Francesco Cutrale in een persbericht van de University of Southern California.
 

Nieuwe medicijnen

Op dit moment kunnen onderzoekers nog maar één of twee moleculen per keer afbeelden, waarna ze die informatie moeten combineren om te begrijpen wat de interactie tussen de verschillende moleculen is geweest. Dit is een tijdrovend, ingewikkeld en duur proces. De HySP-software maakt het mogelijk om in één keer verschillende moleculen te ‘filmen’.

De Hyper-Spectral Phasor-analyse is gebaseerd op het omzetten van een zichtbaar lichtsignaal middels een Fourieranalyse. Door die omzetting zijn eenvoudiger meerdere signalen tegelijk te analyseren. Ook slaagden de onderzoekers erin om met slimme trucs een grotere lichtgevoeligheid te creëren. Hierdoor legt de techniek veel minder beslag op de rekenkracht van computers bij het verwerken van de beelden.


 

Zebravisje, afgebeeld met HySP, waarbij een fluorescent molecuul in beeld is gebracht.


Beeldmateriaal: Francesco Cutrale et al, Nature Methods, 2017.

Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.