Alan Jasanoff in zijn werkkamer (foto: MIT)
Kernspinmagnetische resonantie (mri) wordt gebruikt als wetenschappelijk instrument, maar ook bij, onder meer, om bij mensen ‘naar binnen’ te kijken. De techniek heeft het voordeel boven röntgentechnieken dat er geen (erg) schadelijke straling aan te pas komt. Röntgentechnieken worden nog steeds vaak gebruikt omdat het oplossend vermogen daarvan groter is dan van mri. Onderzoekers van het befaamde MIT in het Amerikaanse Cambridge werken nu aan een systeem om mri te kunnen gebruiken om de genen ‘in actie’ te zien. De onderzoekers rond Alan Jasanoff zijn vooral geïnteresseerd in de hersens, maar de techniek is ook elders in het lijf toe te passen.“De droom is beelden op moleculair niveau te krijgen, waardoor je informatie op molecuulniveau krijgt over de biologie van intacte systemen”, zegt Jasanoff. “Het doel is niet hersens in plakjes te snijden, maar te zien wat daarbinnen gebeurt.” Daartoe ontwikkelde de MIT-onderzoeksgroep een nieuwe manier om een beeld van genactiviteit te krijgen met behulp van een ‘verklikkergen’. Dat is een kunstmatig gen dat al of niet ‘knippert’ bij een bepaalde ‘gebeurtenis’ in het lichaam, een soort verklikkerlampje. Het verklikkergen codeert voor een enzym (=eiwit) dat reageert met/op een contrastvloeistof dat in de hersens wordt ingespoten, waardoor die vloeistof ‘zichtbaar’ wordt voor mri. Dat geeft onderzoekers de mogelijkheid te zien waar het gen is ingeschakeld.
Bij hersenonderzoek wordt vaak de zogeheten functionele mri gebruikt, waarmee bloedstromen zijn te meten. Bloedstromen zijn maatgevend voor hersenactiviteit. Ook bij het bekijken van andere organen wordt wel met contrastvloeistof gewerkt om beelden van het innerlijk te krijgen.
Naast het verklikkergen gebruikten de onderzoekers als contrastvloeistof mangaanporfyrine. Het enzym waarvoor het verklikkergen codeert verandert de elektrische lading op het porfyrinemolecuul. Mangaanporfyrine is oplosbaar in water en verdwijnt makkelijk uit het lichaam en zou daardoor moeilijk te detecteren zijn door mri. Als dat enzym (SEAP) fosfaatgroepen van het mangaanporfyrine ‘sloopt’, wordt de verbinding onoplosbaar in water (bloed) en hoopt zich op in het hersenweefsel en is (dus) zichtbaar voor mri.
De natuurlijke regenhanger van SEAP is te vinden in de moederkoek. Nergens anders. Door een met het SEAP-gen beladen virus in hersencellen van muizen te spuiten, werd dat gen in het DNA van de muizenneuronen ingebouwd, waarna de cellen SEAP gingen aanmaken. Het enzym ‘wandelde’ vervolgens door het celmembraan en doet dus zijn ding zonder dat het mangaanporfyrine de cel hoeft binnen te dringen.
Het was Jasanoff en zijn medewerkers te doen om de werkbaarheid van het idee. Je zou met een gewijzigd verklikkergen ook andere dingen kunnen uithalen, zodat je zichtbaar kunt maken of een bepaald (natuurlijk) gen actief is. De onderzoekers willen het verklikkergen eerst koppelen met genen die verantwoordelijk zijn voor de plasticiteit van de hersens. Die plasticiteit speelt een belangrijke rol bij processen als leren en herinneren. “We proberen er achter te komen hoe hersenfuncties de genexpressie beïnvloeden. In de toekomst zouden we het verklikkergen ook kunnen koppelen aan neurotransmitters, zodat we daar de veranderingen van kunnen meten”, zegt de MIT-medewerker.
Bron: Eurekalert