Het NKI-AVL heeft een nieuwe confocale microscoop in gebruik genomen - die met laserlicht haarscherpe driedimensionale opnames van bijvoorbeeld levende cellen maakt. Twee jaar heeft NKI-AVL, samen met de Duitse microscoopfabrikant Leica, aan de opstelling gesleuteld, kabeltjes doorgetrokken, onderdelen getest en weer teruggestuurd naar de fabriek, proeven gedaan die mislukten en later lukten. En nu is de state of the art microscoop klaar voor gebruik.

Nauwkeurig
Om meer te weten te komen over het gedrag van normale cellen en kankercellen, bestuderen wetenschappers dynamische processen in de cel zoals celdelingen of interacties tussen de bouwstenen van het leven (eiwitten). Dat kan met een lichtmicroscoop. Maar om de heen en weer wiebelende minuscule eiwitten te kunnen zien, moet je heel precies kijken. Eiwitten zijn namelijk vijf nanometer klein, 15.000 maal kleiner dan de dikte van een haar.
Om zo nauwkeurig te kunnen kijken, werken Jalink en andere biofysici wereldwijd aan slimmere microscopen. “Maar in honderd jaar tijd zijn wetenschappers er niet in geslaagd om de resolutielimiet van een microscoop - een half maal de golflengte van licht, ofwel 250 nanometer - te verbeteren”, legt Jalink uit. “Dat was lange tijd de absolute limiet, een waarheid als een koe. Niet voldoende als je weet dat eiwitten vijftig keer zo klein zijn.” Tot biofysici 15 jaar geleden met de eerste trucjes kwamen om die fysische limiet te omzeilen en via een indirecte manier tóch kleine celonderdelen te kunnen bestuderen. Het zijn dan ook spannende tijden, aldus de biofysicus.

Exotisch
Ook Jalink droeg bij aan de ontwikkeling van trucs die nu wereldwijd worden toegepast. Zo is er de FRET-techniek. Bij FRET (fluorescence resonance energy transfer) krijgen twee eiwitten een kleurtje, rood en groen. Als het tweetal zich binnen een afstand van zeven nanometer van elkaar bevindt, springt energie van het groene naar het rode eiwit over, en komt er rood in plaats van groen licht uit je preparaat. Hoe dichterbij de twee eiwitten zich in elkaars buurt bevinden, hoe meer energie er overspringt. De kleur verklapt dus de onderlinge afstand tussen de eiwitten met grote precisie. Jalink integreerde ook andere exotisch klinkende technieken als ultra-fast FRAP, FCS en FLIM in zijn nieuwe microscoop.
Aan de muur van zijn werkkamer hangt een moderne compositie van zeeblauwe en grasgroene vlekken. Voor een leek valt er niet veel meer aan te ontdekken. “Dit”, zegt hij en tikt trots op zijn foto, “is het beste FRET-plaatje dat ik ooit heb gezien. Wáánzinnig scherp! Dat lukte ons door de FLIM-methode te gebruiken. Bij FLIM (fluorescent life time imaging) maken we gebruik van hetgeen we in de natuurkunde het meest nauwkeurig kunnen meten: tijd. Tijd kun je met gemak in negen decimalen achter de komma meten door simpelweg het aantal pulsen van een hoogfrequent oscillator te tellen. Via een trucje zetten we de mate van FRET tussen twee eiwitten, en dus hun afstand, om in tijd.”

Wit licht
En dan de slagroom op de taart. Leica ontwikkelde een witlaser, die samen met Jalink werd geïntegreerd op de microscoop. Voor wie niet ingewijd is in de wereld van de laser, een uniek en uitzonderlijk apparaat. Er bestaan groene, blauwe en rode lasers. Maar daarmee kun je alleen bepaalde moleculen laten oplichten, waardoor ze makkelijk te herkennen zijn. Een laser met wit licht, in feite alle kleuren licht, bestond nog niet.
Deze laser is bijzonder geschikt voor FLIM en laat ook toe dat de onderzoekers nog meer verschillende gekleurde moleculen van elkaar kunnen onderscheiden. Omdat het NKI-AVL nog geen budget heeft om de witlaser te kopen, moest de laser na een aantal weken weer terug naar de fabriek. Voor deze laser zal het NKI-AVL fondsen gaan werven om dit onderzoek toch mogelijk te maken.

Incasseren
De kracht van de microscoop schuilt dus in de integratie van slimme technieken. Maar, wat kun je ermee? “In feite is het grote incasseren begonnen. Met deze microscoop gaan we dingen zien die we niet voor mogelijk hadden gehouden. We gaan nu snel antwoorden zoeken op brandende biologische vragen zoals: welke eiwitten zijn betrokken bij het uitzaaien van kankercellen? Met als doel natuurlijk om te proberen die eiwitten te remmen. Onze microscoop staat binnenkort non-stop data te genereren.”
“Biofysica is net jagen. Je zit onder hoogspanning achter de microscoop. Je legt er je cellen onder. En zodra je celonderdelen in beweging komen, duik je er bovenop en volg je het proces, dan weer linksaf, dan weer rechtsaf. Net een jager die achter een haas aan zit. Een half uur later heb je een proef gedaan die misschien ver verwijderd is van je oorspronkelijke onderzoeksplan, maar die spannende, onverwachte resultaten heeft opgeleverd.”

Bron: NKI-AVL, Antoni’s Berichten voorjaar 2008
Auteur: Frederique Melman

Kijk voor meer informatie op www.nki.nl