Met een simpele opstelling kunnen Yong Huang en Boris Rubinsky binnen een seconde de gezondheid van een cel meten. De nieuwe sensor kan zo snel bepalen of stoffen giftig zijn voor mensen.
Met een simpele opstelling bepalen Yong Huang en Boris Rubinsky van de Berkeley University in Californië binnen een seconde de gezondheid van een cel meten. Vroeger was daar een half uur werk met fluorescente kleurstoffen voor nodig. Met de nieuwe sensor kunnen onderzoekers snel bepalen of stoffen giftig zijn voor mensen. Ook kunnen ze nu van moment tot moment de toestand van een cel aflezen. Voorheen was dat nauwelijks mogelijk.
Huang en Rubinsky combineerden in hun sensor biologie en natuurkunde. Ze plaatsten een levende cel in een badje voedingsstoffen en sluiten dat badje aan op twee elektroden. Een normale, levende cel geleidt elektriciteit erg slecht. Dode cellen kenmerken zich ondermeer door een lekkend buitenmembraan. Door die lekken, bedachten de onderzoekers, kunnen ionen reizen en dus stroom geleiden.
‘De mooiste dingen ontdek je door er niet specifiek naar te zoeken’
Medisch bioloog Yvette van Kooyk wil het immuunsysteem leren kankercellen aan te vallen door hun suikerjas-vermomming weg te knippen.
De weerstand van een cel bleek inderdaad een goede maat voor zijn gezondheid. In stervende cellen piekt de weerstand eerst kort, waarna hij sterk daalt. Levende en dode cellen zijn dus goed van elkaar te onderscheiden. Huang: “Er zijn allerlei situaties waarin je wilt weten of een cel nog leeft. Onze sensor kan daar enorm bij helpen.”
Volgens de onderzoekers hangt de grootte van de elektrische stroom door de cel samen met de schade aan het membraan. Hun sensor kan dus niet alleen meten of een cel dood is of leeft, maar ook hoe erg een cel beschadigd is. In onderzoek naar het effect van gifstoffen op bijvoorbeeld kankercellen is het erg belangrijk om te weten hoeveel gif er nodig is om een cel onherstelbaar te beschadigen. Met die kennis is de dosis nauwkeuriger te bepalen en krijgt een patiënt dus alleen de strikt noodzakelijke hoeveelheid gif binnen.
Lek in membraan al eerder gevonden
Bestaande methoden om de toestand van een cel te bekijken werken ook via het lekkende membraan. Daarbij gebruikt men fluorescente kleurstoffen die alleen door het membraan van een dode cel heen kunnen komen. Met een microscoop wordt dan gekeken of de cel veel van die kleurstof heeft opgenomen, en of hij dus nog in leven is. De twee onderzoekers hebben zulke metingen, die ongeveer een half uur kosten, gebruikt om hun nieuwe sensor af te stellen.
De verfstofmethode vertelt je alleen of een cel nog leeft of dood is, waarna die cel ook niet meer terug kan in de experimentele opstelling. Het ontwerp van Huang en Rubinsky kan binnen een seconde bepalen hoe een cel eraan toe is. Omdat hun sensor noninvasief is, kunnen ze de meting even later gewoon herhalen. De sensor beschadigt de cel namelijk niet, wat bij een fluorescentie-meting wel gebeurt. Door die twee voordelen worden metingen veel nauwkeuriger en eenvoudiger uit te voeren. Naast toepassingen in celonderzoek dachten de twee onderzoekers ook aan een verdediging tegen biochemische oorlogsvoering – hun sensor kan binnen een seconde waarnemen of er gevaarlijke stoffen in de lucht zitten en of er dus bescherming nodig is.
Gieljan de Vries, Kennislink
