Onderzoekers sturen transport in zenuwcel met licht
Array
Techniek kan helpen hersenziekten te begrijpen
Celbiologen van de Universiteit Utrecht en 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 verschijnen 7 januari 2015 in Nature.
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.
Met onze techniek kunnen we nu onderzoeken of het bevorderen van het transport kan bijdragen aan het herstel van schade.
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.
Publicatie
Optogenetic control of organelle transport and positioning
Petra van Bergeijk, Max Adrian, Casper C. Hoogenraad, Lukas C. Kapitein
Nature 7 januari 2015, doi 10.1038/nature14128
Alle auteurs zijn werkzaam bij de groep Celbiologie van de Universiteit Utrecht.
Dit onderzoek van onder het strategische thema Life Sciences van de Universiteit Utrecht. Het is onder meer gefinancierd door STW, FOM, NWO en de European Research Council (ERC Starting Grant van Lukas Kapitein).
Bron: Universiteit Utrecht
