Je leest:

Moleculen volgen in levende hersenen

Moleculen volgen in levende hersenen

Auteur: | 15 november 2004

Molecular imaging belooft biologische processen tot op het molecuul zichtbaar te maken. En de beste scanner ter wereld staat in Utrecht.

‘Nu kunnen we eens gaan kijken of we daar ook achter hadden kunnen komen zonder al dat gesnij in plakken en zo.’ Met de prettige distantie van een natuurkundige praat dr. Freek Beekman over de mogelijkheden die zijn scanner biedt aan biomedisch onderzoek. In levende dieren de lotgevallen van een paar picomol (10-12) aan neurotransmitters volgen. Dat kan met de U-SPECT. Bedacht, doorgerekend en in elkaar gezet door Beekman en collega’s van het Utrechtse Image Sciences Institute, onderdeel van het Academisch Biomedisch Centrum van de universiteit.

De U-SPECT belooft biomedisch onderzoek op z’n kop te zetten. De Ultra-high resolution Single Positron Emission Computed Tomograhy heeft bijzondere voordelen ten opzichte van andere scantechnieken. Zo zijn MRI- en CT-scanners weliswaar zeer geschikt voor het afbeelden van anatomische structuren of doorbloeding, maar het is lastig om daarmee biologische processen te doorgronden.

Daarvoor zijn PET- en SPECT-scanners meer geschikt, die kunnen radioactief gelabelde moleculen volgen in een organisme. Door de labels, of tracers, te koppelen aan bijvoorbeeld neurotransmitters, ionkanalen, receptoren of eiwitmarkers voor bepaalde celtypen is praktisch elk proces in de tijd te volgen. De uitdaging is daarbij om zo weinig mogelijk moleculen in een zo klein mogelijk volume nog zichtbaar te maken. De huidige micro-PET-scanners zitten vanwege natuurkundige beperkingen bijna aan de grenzen van wat mogelijk is. ‘En in die micro-PET zitten al heel wat NIH-miljoenen’, merkt Beekman op.

De SPECT-scanner kan dieper kijken. Met de Utrechtse U-SPECT kan Beekman inmiddels gelabelde moleculen in een concentratie van pico- tot nanomolairen zien in een stukje weefsel van 500×500×500 micrometer, een tien keer kleiner volume dan te onderscheiden is met de beste micro-PET. En dat is dan nog maar U-SPECT-I, nummers II en III – met nog betere specificaties – volgen de komende jaren. Concurrerende SPECT-groepen in het buitenland blijven hierbij ver achter.

De eerste twee afbeeldingen die de U-SPECT maakte, van een muizenhart en een muizenwervelkolom (zie foto), werden tijdens de highlights-lezing op het congres van de Society of Nuclear Medicine in Philadelphia prompt uitgeroepen tot ‘Animal co-Images of the Year’. Een prestigieuze toekenning in de wereld van imaging-etenschappers.

Beekman: ‘Peter Ell, een grootheid in dit vakgebied, vond de beelden zo mooi dat hij ze meegenomen heeft naar een Europees congres in Helsinki en ze ook daar in de highlights-lezing heeft laten zien. Jammer genoeg kon ik daar niet bij zijn, maar hij schijnt helemaal lyrisch geweest te zijn.’

Inspirerend

De toekomst ziet er zonnig uit voor Beekman. ‘Ik ben nog maar op eenderde deel van mijn VIDI-traject’, zegt hij over de NWO-subsidie begin vorig jaar ontving. ‘De resolutie van de U-SPECT is nu al ongekend hoog, maar we verwachten dat het nog beter kan.’

Het bouwplan voor U-SPECT-III heeft hij al gepubliceerd, dat kan doordat bijbehorende berekeningen laten zien dat het apparaat kán werken. ‘Met bepaalde aannames kun je de werking simuleren, dat werkt enorm inspirerend voor apparatenbouwers. We willen ook niet al te veel achterhouden, het punt is dat we een wetenschappelijke groep zijn. Dan kunnen we maar beter die bekendheid hebben.’

Wel is Beekman van plan de USPECT-II, een gebruiksvriendelijke versie van nummer I, commercieel te exploiteren. De onderhandelingen met de universiteit lopen nog, maar hij verwacht dat de start-up dit jaar kan beginnen. ‘Ik heb het idee dat de universiteit de bedrijvigheid de laatste tijd beter weet te regelen.’

Van de Universiteit Utrecht ontving hij deze zomer een high potential-beurs samen met moleculair bioloog dr. Marten Smidt. Al eerder ontving hij een Young Investigator Award van de Nuclear and Plasma Sciences Society (1999); STW kende hem geld toe; van NWO kreeg hij een VIDI-subsidie en Biopartner steunt hem financieel met zijn start-up.

Het high potential-onderzoek richt zich op dopamine en daaraan gerelateerde ziekten zoals schizofrenie. Smidt heeft de afgelopen jaren het gedrag en de moleculaire biologie van een modelmuis bestudeerd die een defect in zijn dopamine-systeem heeft waardoor het dier schizofrenie-achtige verschijnselen vertoont. ‘Nu gaan we naar de dynamiek van de moleculen met de U-SPECT. We willen weten hoe snel dopamine het binden aan de dopamine-transporter beïnvloedt.’

Samen met Leo Hofstra, van de Universiteit van Maastricht, heeft Beekman plannen om het levende hart na een infarct te volgen. Met tracers die apoptose zichtbaar maken, is dan te zien waar celschade in het hart is opgetreden en is het mogelijk de werking van beschermende medicatie op een zeer efficiënte manier te onderzoeken.

De toepassingen voor de U-SPECT liggen voor het oprapen. Voor praktisch alle biomedische vraagstellingen is het interessant om in levend weefsel kleine hoeveelheden moleculen te volgen. De beperkende factor was tot voor kort vaak de beschikbaarheid van tracers, maar de ontwikkeling daarvan heeft een hoge vlucht genomen.

De diagnose en behandeling van kanker kan veel baat hebben bij de U-SPECT. Via de juiste tracers zijn in een vroeg stadium tumoren of uitzaaiingen daarvan op te sporen. Via een glucosetracer zijn uitzaaiingen snel zichtbaar te maken, want tumoren gebruiken veel glucose. Hetzelfde geldt voor metastases in het bot. Dankzij botgroei-tracers kan de U-SPECT ook die kankercellen in beeld brengen. En het effect van chemotherapie kan, één dag na de behandeling, al bekeken worden via de juiste tumortracers.

Beekman noemt ook de ziekte van Alzheimer, die samenhangt met het ontstaan van amyloïdplacques. Er zijn aanwijzing dat de ziekte jaren uit te stellen is door het gebruik van ontstekingsremmers. ‘Met de U-SPECT kun je de amyloïdplacques laten zien en dus zichtbaar maken of de medicijnen aanslaan.’

‘Er is heel veel gaande in de imaging-wereld. Het Journal of Nuclear Medicine heeft nu als ondertitel ’And molecular imaging’. Daar kan ik zo nog een paar voorbeelden van geven. Inmiddels hebben we ook al de Society en de Academy for Molecular Imaging. En dat is allemaal sinds 2000 gebeurd. Waar men op uit is, is om ziektes vóór te zijn. Dan kan er eindelijk eens een einde komen aan die idiotie om nooit aan vooronderzoek te doen.’

Dit artikel is een publicatie van Bionieuws.
© Bionieuws, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 15 november 2004

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.