ENGINEERINGNET.BE - De nieuwe technologie, genaamd TARDIS, opent meer mogelijkheden voor biologisch onderzoek, bijvoorbeeld naar de effecten van antibiotica of andere medicatie op de moleculaire processen in cellen.
“Sommige antibiotica werken door bepaalde moleculaire machines in de cel te blokkeren”, vertelt Koen Martens van de Wageningse universiteit in Nederland. De software maakt het mogelijk het gedrag van meerdere van die machines gelijktijdig te bestuderen en zo sneller inzicht te krijgen in de effectiviteit van een antibioticum.
Deeltjes in een cel zichtbaar maken met een biologische techniek kunnen wetenschappers al langer, bijvoorbeeld door er een soort fluorescerende balletjes aan te koppelen. “Daarmee kun je slechts één deeltje tegelijkertijd volgen”, zegt Martens.
De biomoleculen bewegen namelijk razendsnel; sneller dan camera’s kunnen vastleggen. Dat resulteert in een soort haperende film met verspringende frames. Volg je één deeltje, dan is dat geen probleem: je vult de ontbrekende beweging zelf in.
“Maar verspringen twee of meer deeltjes, die er op film precies hetzelfde uitzien, kun je niet met zekerheid zeggen welk deeltje op het eerste frame overeenkomt met welk deeltje op het volgende frame”, aldus Martens.
De ontwikkelde software maakt gebruik van kansberekening om alle mogelijke paden van de deeltjes te calculeren, mede door rekening te houden met biologische dynamiek en natuurkundige krachten.
Zo bepaalt het welk deeltje op elk frame overeenkomt met een deeltje op de opvolgende frames. Dat is behoorlijk nauwkeurig, volgens de onderzoekers. Ze testten de software op bekende bewegingspatronen zoals diffusie, onder complexere omstandigheden dan eerder mogelijk was.
“Ons programma berekende precies de juiste beweging”, aldus Martens. Daarvoor heeft de computer niet veel informatie nodig: slechts de coördinaten van de deeltjes op verschillende tijdstippen, zoals vastgelegd met een microscoop.
Zo kunnen globale bewegingspatronen in de cel helder worden gemeten. “Ik kan met mijn software nu voor het eerst de reparatiekit in de cel van minuut tot minuut volgen”, aldus Martens.
Andere partners in dit onderzoek zijn Carnegie Mellon University en de universiteit van Bonn.
