Optische microscopie maakt een revolutie door, zegt Dorus Gadella. Het levert steeds meer gedetailleerde gegevens over biomoleculen op. Een volgende stap: integratie van het vakgebied in de bioinformatica.

Dorus Gadella (Fotografie Thijs Rooimans)
“Sommige mensen kijken met open mond naar onze bioimagingfilms”, vertelt Dorus Gadella. “Voor het eerst kunnen mensen daadwerkelijk afzonderlijke moleculen in een levende cel zien.” Gadella werkt al bijna twintig jaar in het vakgebied van optische microscopie en heeft sterk het gevoel dat de oogsttijd is aangebroken. “Het voelt alsof we op een soort verkennende expeditie zijn. Vergelijk het met mensen die naar Mars gaan. We kijken naar een landschap dat nog nooit eerder is gezien: de cel, en leren hoe moleculen het leven vormen.”

Levende cellen

De opwinding die Gadella voelt, is het resultaat van verschillende recente wetenschappelijke ontwikkelingen. Het is nu mogelijk om bijna elk eiwit naar keuze te labelen met een fluorescerende sonde, waardoor het mogelijk wordt om het te volgen in een levende cel of organisme. Het is ook mogelijk om meer dan één eiwit te labelen met verschillende labels. En niet alleen de locatie van een eiwit kan worden gedetecteerd, met speciale labels is het ook mogelijk om te zien of een eiwit zich in zijn actieve conformatie bevindt: aan het werk.

Een andere vooruitgang is optogenetica. Wetenschappers zijn in staat om lichtgevoelige probes toe te voegen aan bepaalde eiwitten, waardoor het mogelijk is om ze in een levende cel ‘aan’ en ‘uit’ te zetten met behulp van licht. Met behulp van optogenetica zijn biologen in staat geweest om ionkanalen in C. Elegans te sluiten met UV-licht. Optogenetica biedt nauwkeurigere en robuustere informatie over de functies van eiwitten dan knock-outs, betoogt Gadella. “Met behulp van optogenetica kun je zeer lokale en plotselinge veranderingen in een levende cel initiëren en de directe gevolgen bestuderen.”

Naast de vooruitgang in fluorescerende labeltechnieken is de resolutie in bioimaging verbrijzeld. Gadella: “Tot voor kort keken we naar grote ‘blurs’, maar plotseling is de resolutie met een factor 20 verbeterd.” Gecombineerd met geavanceerde digitale beeldanalyse en automatisering in parallelle microscopie zijn er grote stappen voorwaarts gemaakt in bioimaging.

Bioinformatica

Gadella wil bioimaging en bioinformatica integreren. Hiervoor moeten optische microscopiegegevens worden gekoppeld aan bijvoorbeeld proteomics- en genomicsgegevens. Een interessant probleem dat moet worden opgelost, is de verschillende formaten van gegevens die bioimaging biedt: plaatjes, of -in informaticatermen- pixels. “Dat wordt een uitdaging”, geeft Gadella toe. “Maar ik ben ervan overtuigd dat het de moeite waard en nuttig is.”

Dorus Gadella is hoogleraar Moleculaire Cytologie (Swammerdam Institute for Life Sciences, UvA) en oprichter/directeur van het Centre for Advanced Microscopy (CAM in Amsterdam. Hij gaf een keynote lezing getiteld ‘De microscopie- en bioimagingrevolutie: zien is geloven’. Een uitgebreid interview met Dorus Gadella verschijnt in de novemberuitgave van Interface 2012.

Auteur: Marga van Zundert