ENGINEERINGNET.BE - Calciumionen spelen een sleutelrol in een groot aantal cellulaire processen. Ze zijn bijvoorbeeld nodig om spieren te laten samentrekken, ze zijn betrokken bij hersenactiviteit en er komen calciumionen vrij als cellen hormonen waarnemen.
Onderzoeker Joachim Goedhart: 'De standaardaanpak voor het meten van veranderingen in de concentratie van calcium in cellen is om de hoeveelheid licht dat het fluorescerende eiwit uitzendt te meten via de microscoop.'
'Maar de hoeveelheid uitgestraald licht hangt ook af van de concentratie van de toegevoegde biosensor. Dit maakt het moeilijk om calciumconcentraties nauwkeurig te kwantificeren op basis van die hoeveelheid uitgestraald licht.'
'Dus gingen we voor een andere benadering: wij gebruiken de fluorescentie levensduur als maatstaf. De levensduur van de fluorescentie is niet afhankelijk van de intensiteit van de fluorescentie, en is daarom een ideale parameter voor metingen in cellen. Het is te meten met een speciale microscoop, een Fluorescence Lifetime Imaging Microscope (FLIM).'
Uiteindelijk slaagden de onderzoekers erin een eiwit te maken dat een verandering in de fluorescentie levensduur geeft wanneer de calciumconcentraties veranderen.
Het gebruik van het nieuwe fluorescerende eiwit is ook al in de praktijk getest, om de verhoging van de calciumconcentratie in endotheelcellen te detecteren na stimulatie met histamine.
Ook is in samenwerking met Sanquin Research het eiwit gebruikt om calciumconcentraties in een laag endotheelcellen te detecteren, die de binnenste laag van een bloedvat nabootsen.
Een andere praktijktest vond plaats in samenwerking met het Hubrecht Instituut in Utrecht. In hun laboratorium werd een organoïde model van de menselijke darm ontwikkeld, een soort mini-darm.
De mini-darmen werden naar Amsterdam gebracht waar de FLIM microscoop is gebruikt om calcium te meten. Het lukte de onderzoekers om de calciumdynamiek nauwkeurig te kwantificeren, wat de waarde van deze nieuwe biosensor als nauwkeurig stuk gereedschap aantoont.
Op de foto: Bij daglicht hebben de fluorescerende eiwitten vaak een andere kleur dan onder de fluorescentiemicroscoop. De nieuw ontwikkelde biosensor voor calcium, die cyaankleurig fluoresceert, zit in de tweede buis van links.
