Moleculaire machines maken slappe cellen stijf

Levende cellen kunnen zichzelf slapper of stijver maken om zich te vervormen en zo door nauwe ruimtes in weefsels en bloedvaten te kruipen. Natuurkundigen van het FOM-instituut AMOLF, de Vrije Universiteit Amsterdam en Harvard University hebben ontdekt dat cellen dit doen door zichzelf aan te spannen, zoals een spier dat doet, met behulp van moleculaire machines. Dit resultaat biedt nieuwe perspectieven om slimme ‘levende’ kunststoffen te maken. De wetenschappers hebben hun bevindingen deze maand in het gerenommeerde tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) gepubliceerd.

Levende cellen hebben raadselachtige eigenschappen: ze zijn enorm stijf en sterk, maar tegelijk vervormbaar. Hierdoor zijn ze bestand tegen grote trek- en schuifkrachten, maar kunnen ze hun vorm ook actief veranderen om zich door nauwe gaten in weefsels en bloedvaten te wurmen. Wetenschappers onderzoeken al ruim honderd jaar waar dit tegenstrijdige gedrag vandaan komt. Tot dusver was bekend dat cellen voor hun stevigheid een skelet van eiwitvezels nodig hebben. Cellen kunnen de stijfheid van dit zogenaamde cytoskelet varieren door verschillende hoeveelheden lijm-eiwitten te gebruiken, die de vezels stevig aan elkaar plakken. AMOLF-onderzoekers hebben nu ontdekt dat cellen voor een snelle respons gebruik maken van motor-eiwitten, die het skelet als vioolsnaren aanspannen. Het aangespannen skelet is tot duizendmaal stijver dan het eiwitskelet in slappe toestand.

Geheim ontrafeld door onderzoek aan kunstcel
De onderzoekers deden hun ontdekking door een kunstcel te maken bestaande uit eiwitvezels en moleculaire motoren. Moleculaire motoren zijn eiwitten die chemische energie als brandstof gebruiken om krachten te genereren. Omdat dit op moleculaire schaal gebeurt, is het vermogen van één enkel eiwit ongelooflijk veel kleiner dan dat van de verbrandingsmotor in een auto. Toch hebben de motortjes op de kleine schaal van een cel een groot effect. Ze trekken de eiwitvezels van het cytoskelet actief naar elkaar toe en spannen de slappe vezels daardoor aan zoals vioolsnaren.

Inspiratie voor slimme kunststoffen
Levende cellen onderscheiden zich van kunststoffen zoals plastic, rubber en beton door de eigenschap zichzelf te kunnen aanpassen. De nu gepubliceerde resultaten laten zien hoe eigenschappen van cellen nagebootst kunnen worden om dode materialen ‘levende’ eigenschappen te geven. Dit zou bijvoorbeeld gebruikt kunnen worden voor biomedische kunststoffen om weefsels te herstellen of zelfs te vervangen.

Het onderzoek vond plaats in een samenwerkingsverband tussen het FOM-instituut AMOLF (onder leiding van dr. Gijsje Koenderink), de Vrije Universiteit Amsterdam (prof.dr. Fred MacKintosh) en Harvard University (onder leiding van prof.dr. David Weitz). Het onderzoek is medegefinancierd door de Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM) en de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO).

Referentie
‘An active biopolymer network controlled by molecular motors’, 10 augustus 2009, Online Early Edition editie van Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), Gijsje Koenderink, Zvonimir Dogic, Fumi Nakamura, Poul Bendix, Fred MacKintosh, John Hartwig, Tom Stossel en David Weitz.

Bron: FON

Redactie Medicalfacts/ Janine Budding

https://www.medicalfacts.nl

Ik heb mij gespecialiseerd in interactief nieuws voor zorgverleners, zodat zorgverleners elke dag weer op de hoogte zijn van het nieuws wat voor hen relevant kan zijn. Zowel lekennieuws als nieuws specifiek voor zorgverleners en voorschrijvers. Social Media, Womens Health, Patient advocacy, patient empowerment, personalized medicine & Zorg 2.0 en het sociaal domein zijn voor mij speerpunten om extra aandacht aan te besteden.

Ik studeerde fysiotherapie en Health Care bedrijfskunde. Daarnaast ben ik geregistreerd Onafhankelijk cliëntondersteuner en mantelzorgmakelaar. Ik heb veel ervaring in diverse functies in de zorg, het sociaal domein en medische-, farmaceutische industrie, nationaal en internationaal. En heb brede medische kennis van de meeste specialismen in de zorg. En van de zorgwetten waaruit de zorg wordt geregeld en gefinancierd. Ik ga jaarlijks naar de meeste toonaangevende medisch congressen in Europa en Amerika om mijn kennis up-to-date te houden en bij te blijven op de laatste ontwikkelingen en innovaties. Momenteel ben doe ik een Master toegepaste psychologie.

De berichten van mij op deze weblog vormen geen afspiegeling van strategie, beleid of richting van een werkgever noch zijn het werkzaamheden van of voor een opdrachtgever of werkgever.