14 mei. 2007
2 minuten
Door kleine magnetische bolletjes te injecteren in een levende cel en die bolletjes vervolgens te manipuleren met een magnetische ‘pincet’, slagen onderzoekers van de Universiteit Twente erin meer te weten te komen over de mechanica van de celkern. Dit levert bijvoorbeeld belangrijke kennis op over de manier waarop DNA wordt ‘vertaald’ naar de functies die […]
Door kleine magnetische bolletjes te injecteren in een levende cel en die bolletjes vervolgens te manipuleren met een magnetische ‘pincet’, slagen onderzoekers van de Universiteit Twente erin meer te weten te komen over de mechanica van de celkern. Dit levert bijvoorbeeld belangrijke kennis op over de manier waarop DNA wordt ‘vertaald’ naar de functies die een cel heeft. Onderzoekers Anthony de Vries, Hans Kanger en Vinod Subramaniam van de Biophysical Engineering Group (BMTI) publiceren erover in Nano Letters.
Illustratie: Schematische weergave van de micromechanische experimenten. Magnetische polen (6 micrometer breed, 20 micrometer uit elkaar) oefenen een kracht uit op een magnetisch bolletje in de celkern van een zgn. HeLa cel. Via de elektrische spoelen kan de kracht en richting worden geregeld (niet op schaal weergegeven).
De ruimtelijke organisatie in een levende cel zegt veel over het functioneren en de moleculaire processen. Zo zijn er duidelijke aanwijzingen dat de mechanische eigenschappen van DNA en het zogenaamde chromatine -het complex van DNA en eiwitten- een belangrijke rol spelen in de activiteit van de duizenden genen. De zogenoemde genexpressie, waarin DNA wordt uitgedrukt in functionele eiwitten, lijkt in belangrijke mate af te hangen van deze mechanische eigenschappen. Tot nu toe is vooral gekeken naar individuele chromosomen; via de nieuwe magnetische ‘pincet’ kunnen de onderzoekers de mechanische eigenschappen van chromatine en de interne structuur van de kern ook binnenin de cel onderzoeken.
Drie magneten
De onderzoekers injecteren daarvoor met een micropipet een bolletje met een doorsnee van een micrometer in de celkern. De cel wordt temidden van drie microscopisch kleine magneten geplaatst, die elk een kracht kunnen uitoefenen op het bolletje. De mate waarin het zich kan verplaatsen – in het nanometerbereik- hangt sterk af van de mechanische eigenschappen van het chromatine. Door het bolletje te volgen met een videomicroscoop zijn elasticiteit en viscositeit van het chromatine af te leiden. Vervolgens is te voorspellen, met een intuïtief polymeer model van chromatine, wat deze meetgegevens zeggen over de manier waarop het chromatine zich in de cel organiseert: in domeinen die de celkern niet volledig vullen.
De techniek die in Nano Letters wordt gepresenteerd, is volgens de onderzoekers een belangrijke eerste stap op weg naar magnetische nano-devices die in een levende cel worden geïmplanteerd als biosensoren voor het monitoren van chemische en fysische processen in de cel en in weefsel. Zij zien ook mogelijkheden om cellulaire processen langs magnetische weg te beïnvloeden.
Het onderzoek is uitgevoerd in de Biophysical Engineering Group, onderdeel van het BMTI Instituut voor Biomedische Technologie en het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie.