Je leest:

Spioneren in de celkern

Spioneren in de celkern

Auteur: | 1 oktober 2010

Amerikaanse onderzoekers hebben een inventieve manier gevonden om te bestuderen wat zich in de celkern afspeelt. Met een piepkleine ‘nanonaald’ brengen ze lichtgevende moleculen in de cel, die de onderzoekers kunnen volgen; zonder dat de cel hier iets van merkt.

Als wetenschapper wil je, om iets te bestuderen, het liefste direct zien wat er gebeurt. Maar in het geval van de celkern van een levende cel wordt dat erg lastig. Om toch te kunnen zien wat zich op deze kleine schaal afspeelt, maken wetenschappers gebruik van een trucje: ze brengen fluorescerende eiwitten of andere kleurstoffen in de cel die oplichten onder de microscoop. De eiwitten -en indirect de processen waaraan ze deelnemen- kunnen zo gevolgd worden. Dit werkt goed, maar het heeft zijn prijs. De grootte van de eiwitten en de hoeveelheid licht dat ervoor nodig is verstoren de processen in de cel.

Quantum dots

Een modern alternatief voor deze fluorescerende stoffen zijn zogenaamde quantum dots. Dit zijn kleine brokjes halfgeleidermateriaal van enkele nanometers groot die werken als een lichtbron. De grootte bepaalt welke kleur ze uitzenden. Ze zijn bijzonder klein, zeer helder onder de fluorescentiemicroscoop, en in tegenstelling tot de fluorescerende eiwitten erg stabiel onder invloed van licht. Met andere woorden, ze zijn bij uitstek geschikt om ze op pad te sturen in een cel, waarbij wetenschappers op afstand (door een microscoop) de verrichtingen prima kunnen volgen.

Maar hoe smokkel je die deeltjes ongezien de cel binnen? Om een cel zit een membraan dat uiterst nauwkeurig in de gaten houdt welke stoffen de cel in- en uitgaan, net als een portier bij de discotheek. Wetenschappers hebben geprobeerd de quantum dots te vermommen om zo het membraan te misleiden. Maar dat is erg lastig gebleken; en als het al lukt, komen de quantum dots erg verspreid binnen of hebben ze een schadelijk effect op de cel. Wetenschappers van de universiteit van Illinois hebben nu echter een manier gevonden om deze problemen te omzeilen, door met een naald in de cel te prikken.

Nanonaald

Vind je de naald van de dokter al dun? De nanonaald is nog een paar honderdduizend keer dunner.

Niet een naald zoals de dokter gebruikt bij een injectie, maar het idee is wel hetzelfde. De naald van de dokter is zo dun en scherp, dat je de prik vaak amper voelt. De Amerikaanse onderzoekers hebben ook een naald gemaakt die zo dun en scherp is dat de cel er niets van merkt. Dan hebben we het wel over een andere orde van grootte. Deze naald is namelijk slechts vijftig nanometer dik -dat is honderdduizend keer dunner dan een menselijke haar- en kan dus met recht een ‘nanonaald’ genoemd worden.

De nanonaald bestaat uit een enkel koolstofnanobuisje -een opgerold velletje van koolstofatomen- met daaromheen een dun laagje goudatomen. De nanonaald, of beter gezegd het nanobuisje, vulden de onderzoekers met de quantum dots. Deze konden vervolgens, nadat de naald door het membraan heen had geprikt, uit de naald vrijkomen om te beginnen met hun spionage van de celkern. En de cel of het celmembraan merkte hier niets van.

De nanonaald kan door zijn afmeting ongemerkt door het celmembraan en de cel heen prikken om de quantum dots los te kunnen laten in de celkern.

Op afstand bestuurbaar

Het sterke punt van deze techniek is de hoeveelheid controle die de onderzoekers hebben. “We hebben de nanonaald geleidend gemaakt, waardoor we een kleine elektrische spanning op de naald kunnen zetten die de quantum dots direct vrij laat komen”, zo laat onderzoeker Min-Feng Yu weten. “Hierdoor zijn we niet afhankelijk van het moment waarop de cel besluit de verbinding tussen de quantum dots en de naald af te breken. Nu kunnen we gewoon de naald op een bepaalde plek inbrengen, wachten op het goede moment in een bepaald biologisch proces en dan de quantum dots vrijlaten. Andere technieken kunnen dat niet”, zegt Yu.

Het is een veelbelovende techniek, die zich niet hoeft te beperken tot quantum dots. Het team is van plan om ook eiwitten, stukjes DNA of RNA aan de naald te bevestigen en in cellen los te laten. Dat alles voor een beter begrip van de processen in de cel en celkern. Yu sluit zelfs niet uit dat de methode van pas zou kunnen komen bij het afleveren van medicijnen op een specifieke plek in de cel.

Bron:

K. Yum e.a., Electrochemically Controlled Deconjugation and Delivery of Single Quantum Dots into the Nucleus of Living Cells, Small, 4 oktober 2010 (online 8 september), DOI:10.1002/smll.201000855

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 oktober 2010

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.