UvA-biologen ontwikkelen sensor om calcium te meten in cellen
UvA-biologen hebben er een nieuw stukje gereedschap bij, een biosensor om calciumconcentraties te meten in cellen. Hiermee kunnen ze ziektes en biologische processen beter begrijpen. De onderzoekers publiceerden hun onderzoek in het tijdschrift Nature Communications.
Calcium is niet alleen belangrijk voor je botten, het zorgt er ook voor dat je spieren zich samentrekken en dat je kunt nadenken. Calcium geeft namelijk signalen door in cellen. Dat geldt ook voor plantencellen. Wanneer een rups aan een plant knaagt, komt calcium in actie om de rest van de plant op de hoogte te stellen. ‘Je ziet het dan als een golf door een weefsel trekken, daar zijn filmpjes van in planten, heel gaaf om te zien’, zegt UvA-promovendus en eerste auteur van het artikel Franka van der Linden.
Levensduur
Om te meten hoeveel calcium aanwezig is in cellen, maken biologen gebruik van calciumsensoren. Die bestaan uit een eiwit met twee delen: een deel bindt aan calcium, het andere deel is een eiwit dat licht geeft, wanneer je er met licht op schijnt, een zogenoemd fluorescent eiwit.
Biologen gebruiken fluorescente eiwitten om stoffen in cellen zichtbaar te maken. Zelfs onder een microscoop is een cel namelijk vrij slecht zichtbaar, maar door bepaalde onderdelen te labelen met fluorescente eiwitten en hier met een laser op te schijnen kunnen onderzoekers deze onderdelen wel bekijken.
Deze zogenoemde fluoroforen nemen de energie van de laser op, en laten deze na een bepaalde tijd – deze tijd noemen we de levensduur van een fluorofoor – weer los in de vorm van licht. Het beroemdste molecuul dat hiervoor gebruikt wordt is Green Fluorescent Protein (GFP), gevonden in een kwal, dat een groen lichtsignaal afgeeft.
Van der Linden: ‘Een zijn tientallen calciumsensoren gemaakt van fluorescente eiwitten. Deze laten zien of er meer of minder calcium in de cel vrijkomt, door het verschil in hoeveelheid licht te laten zien. Maar je kunt niet de concentratie van calcium bepalen, omdat de hoeveelheid licht verandert bij meer sensoren, beweging in de cel, of de sterkte van de laser waarmee je op de sensor schijnt. Wij hebben onze sensor zo gemaakt dat we een verschil zien in de levensduur van het fluorescente licht. Daarmee kunnen we de concentratie bepalen. Dit is vrijwel uniek.’
Daarnaast is een probleem van veel calciumsensoren dat ze gevoelig zijn voor een wisselende zuurtegraad (pH) in de cel. Van der Linden: ‘Ons cyaan-kleurige eiwit is erg pH-ongevoelig en verstoort daarom nauwelijks de meting.’
Mini-orgaantjes
In mini-orgaantjes van het Hubrecht Instituut is al aangetoond dat de calciumsensor werkt. De genetische code is naar de non-profitorganisatie Addgene gestuurd en is commercieel verkrijgbaar. Van der Linden: ‘We hebben al verschillende reacties van wetenschappers die de sensor in hun onderzoek willen gebruiken.’ Onder anderen van UvA-neurobioloog Helmut Kessels, die wil in kijken of er een link is tussen calciumconcentraties in hersenweefsels en de ziekte van Alzheimer.
De calciumsensor is niet geschikt om in mensen te gebruiken. Van der Linden: ‘Daar is de tool niet voor gemaakt, maar hij is wel geschikt om ziektes te bestuderen in modelsystemen van humane weefsels. Zoals bijvoorbeeld de mini-orgaantjes. Het is een echt stukje gereedschap voor fundamenteel onderzoek.’
