Transport in zenuwcel sturen met licht

Techniek kan helpen hersenziekten te begrijpen

7 januari 2015

Celbiologen van de Universiteit Utrecht en NWO-instituut FOM zijn er in geslaagd om onderdelen van een zenuwcel selectief en lokaal naar een andere plek in de cel te brengen. Zo kunnen ze heel nauwkeurig onderzoeken welke rol de positie van een onderdeel vervult in het functioneren van de cel. Dit is belangrijk om het ontstaan van hersenziekten als Alzheimer en ALS te begrijpen. De bevindingen van de onderzoekers, mogelijk gemaakt door onder meer een Vidi en Vici financiering, verschijnen 7 januari 2015 in Nature.

Een zenuwcel in de hersenenEen zenuwcel in de hersenen

De ontwikkelde techniek is interessant voor onderzoek naar alle cellen, maar in het bijzonder voor de honderd miljard zenuwcellen waarmee we denken, voelen, bewegen en waarnemen. In tegenstelling tot andere cellen worden beschadigde zenuwcellen meestal niet vervangen door nieuwe. Groei en reparatie van beschadigde cellen zijn voor een gezond zenuwstelsel dan ook cruciaal. Bij ziekten als Alzheimer en ALS gaat er hierbij iets mis, onder meer doordat het transport verstoord is. “Met onze techniek kunnen we nu onderzoeken of het bevorderen van het transport, kan bijdragen aan het herstel van schade. Vijf jaar geleden had ik niet durven dromen dat we dit nu al zo gericht zouden kunnen bestuderen”, aldus onderzoeksleider dr. Lukas Kapitein van de Universiteit Utrecht.

Selectief en lokaal sturen

Voor het goed functioneren van cellen zijn gespecialiseerde onderdelen nodig, zoals mitochondriën die energie leveren. “We hebben veel aanwijzingen dat de juiste positie van deze onderdelen essentieel is voor het goed functioneren van een cel”, licht Kapitein toe. “Tot nu toe was het echter niet mogelijk om selectief een bepaald celonderdeel op een bepaalde plek te krijgen of weg te halen. Met onze techniek is het nu voor het eerst mogelijk om het transportsysteem in een cel zo selectief en lokaal te sturen, dat dit wel kan.”

Blauw laserlicht

De Utrechtse celbiologen besturen de onderdelen die ze willen onderzoeken met blauw laserlicht. In het deel van de cel dat ze met het laserlicht beschijnen, koppelen de gewenste onderdelen zichzelf aan zogenaamde motoreiwitten. Deze moleculaire motoren kunnen over over het geraamte van de cel lopen en zo onderdelen transporteren. Elk type motoreiwit heeft zijn eigen bestemming. Door het lokaal koppelen en ontkoppelen van het juiste motoreiwit, kunnen de te onderzoeken onderdelen naar de gewenste plek worden gestuurd.

Gecontroleerde uitgroei

In de Nature-publicatie laten de Utrechtse celbiologen zien wat het effect is van de positie van een specifiek type transportblaasjes op de groei van een axon. Een axon is een uitloper van een zenuwcel die signalen uitstuurt en kan wel een meter lang kan worden. Aan het uiteinde van een axon zit een ‘groeikegel’. “Door de positie van de blaasjes te variëren, hebben wij nu voor het eerst aangetoond dat hun aanwezigheid in de groeikegel bijdraagt aan de groei van het axon. Als zij op een andere plek in het axon zitten, leidt dit niet tot groei”, aldus Kapitein.

Dit onderzoek is onder meer mogelijk gemaakt door de NWO Vernieuwingsimpuls; een Vici- (Casper Hoogenraad) en een Vidi-financiering (Lukas Kapitein).

Meer informatie


Bron: Universiteit Utrecht