ENGINEERINGNET.BE - Onderzoek naar het netwerk van zenuwcellen in het brein helpt om hersenziekten, zoals Alzheimer of de ziekte van Parkinson, te begrijpen.
Om de anatomie in detail onder een microscoop te analyseren, wordt het weefsel vaak in paraffine geweekt en daarna in micrometerdunne plakjes gesneden.
Dit soort FFPE-secties zijn de gouden standaard voor de studie naar gezond of ziek weefsel. Huidige microscopietechnieken kunnen echter geen grote netwerken van zenuwvezels in FFPE-sneden nauwkeurig in kaart brengen.
In de afgelopen jaren heeft natuurkundige Miriam Menzel een techniek ontwikkeld om netwerken van neuronen te ontrafelen: Computational scattered light imaging (ComSLI).
Nu blijkt dat haar uitvinding de eerste techniek ooit is die dichte zenuwvezels in FFPE-sneden in kaart kan brengen met micrometer-precisie en voor een groot oppervlak.
Samen met Marios Georgiadis van Stanford University en andere collega's uit Delft, Stanford, Jülich en Rotterdam heeft Menzel aangetoond dat ComSLI het web van zenuwvezels in elk dun weefselplakje blootlegt, ook in hersensneden die met paraffinewas zijn behandeld.
“Onze techniek werkt op alle secties die vaak worden gebruikt voor analyse met de microscoop: nieuw of eeuwenoud, ongekleurd of gekleurd, vers bevroren of geconserveerd, in verschillende fasen van de bereiding van het weefselmonster”, aldus Menzel.
“Het kan ook achteraf worden toegepast op elke gearchiveerde hersensnede waarvan wereldwijd duizenden in laboratoria beschikbaar zijn.”
Een belangrijk voorbeeld is de BigBrain, een atlas van het menselijk brein gebaseerd op duizenden FFPE-secties met gekleurde cellichamen. Het laat de anatomie van de hersenen in 3D zien en gebruikers kunnen in microscopisch detail op elk deel van het brein inzoomen.
De onderzoekers hebben originele weefsels uit de atlas gemeten met ComSLI. Daarbij lukte het om naast de cellichamen ook het complexe netwerk van neuronen zichtbaar te maken, iets wat voorheen niet mogelijk was.
Voor ComSLI is alleen een LED-lamp en een hoge-resolutie-camera nodig, wat het een makkelijk toepasbare en betaalbare techniek maakt. “Andere onderzoekslabs of klinische laboratoria kunnen onze techniek makkelijk gebruiken, ook als uitbreiding van bestaande microscopen”, aldus Menzel.
De onderzoekers konden de vezelrichtingen in gezond weefsel goed in kaart brengen, en ook in neurodegeneratieve hersenmonsters met multiple sclerose, de ziekte van Alzheimer en leukoencefalopathie. Dit maakt ComSLI ideaal voor het bestuderen van neurologische en psychiatrische aandoeningen.
Menzel: “We hebben ontdekt dat de techniek ook andere vezelstructuren zichtbaar maakt, zoals spiervezels of collageenvezels. En het is toepasbaar op vers bevroren secties, wat beoordeling van het weefsel tijdens operaties mogelijk maakt.”
Op deze manier zou ComSLI zelfs de diagnostiek van kanker kunnen verbeteren door te bestuderen hoe de collageenvezels georiënteerd zijn ten opzichte van de tumorranden.
Andere partners in het onderzoek zijn Stanford University (VS), Forschungszentrum Jülich (DE) en Erasmus MC (NL).
