Categorie archieven: De cel

Nepbloedcellen zuigen gif op

Geplaatst op door
Beantwoorden

Liangfang Zahang (UC)Je kunt een schadelijke bacterie bestrijden, maar je kunt ook de bedreiging onschadelijk maken. Er zijn nogal wat bacteriën die schade aanrichten door gif te produceren. Ook bij slangenbeten of wespensteken is het gebruikte gif de boosdoener. Bij de universiteit van Californië hebben onderzoekers een oplossing bedacht door dat probleem direct bij de horens te vatten: vang dat gif weg met nepbloedcellen. Die ‘cellen’ leveren hun giftige lading vervolgens af bij de lever, waar gif en nepbloedcellen onschadelijk worden gemaakt.
De nepbloedcellen zijn uiterst kleine sponsjes (in de orde van nanometers; 1 nm is eenmiljoenste mm) die, om het afweersysteem te ‘misleiden’, zijn voorzien van een membraan van een rode bloedcel. De beruchte ‘ziekenhuisbacterie’ MRSA, E-coli’s, wespen- en slangengif boren zich in hun cellen, bij voorkeur de rode bloedlichaampjes. Als rode bloedlichaampjes ‘vermomde’ nanosponsjes ondergaan datzelfde lot, maar zorgen er zo voor dat het gif (via de lever) uit het lichaam verdwijnt.
Nepbloedcellen absorberen een breed scala aan giffen“In plaats van dat we voor elk gif met een speciale therapie moeten behandelen, kunnen nu een breed scala aan toxines bestrijden”, zegt onderzoeksleider Liangfang Zhang, “inclusief MRSA en andere resistente bacteriën. De onderzoekers gaven muizen een nomraal gesproken dodelijke injectie met het MRSA-gif alfahemolysine die vooraf waren ingeënt met nanosponsjes, bleef 89% van de proefdieren (muizen) in leven. Werden de nepbloedcellen na toediening van de dodelijke dosis gif ingespoten, dat overleefde 44% van de muizen het.
De onderzoekers werken nu aan een goedkeuring voor therapieen voor mensen.”
De nepbloedcellen worden gemaakt van het membraan van echte rode bloedlichaampjes. De nanosponsjes zjn alleen veel kleiner dan de bloedcellen: 85 nm. Uit een membraan zijn duizenden nanosponsjes te maken. De hoeveelheid gif die de sponsjes kunnen bevatten, is afhankelijk van het gif. Bijengif (mellitine) wordt tien maal zo effectief opgenomen als alfahemolysine.

Bron: Eurekalert

Is het lichaam (in vivo) repareerbaar?

Geplaatst op door
Beantwoorden

Een groep Japanse onderzoekers rond Shoji Takeuchi van de technische universiteit van Tokio heeft een systeem ontwikkeld waarmee in het lichaam weefsels kunnen worden hersteld, zo viel te lezen in Le Monde. Ze gebruikten daartoe mikrovezels die gevuld (kunnen) worden met levende cellen en eiwitten. Met behulp van die gevulde mikrovezels zouden in vivo (in het lichaam zelf dus) spierweefsel, bloedvaten en hersencellen kunnen worden gerepareerd, schrijven de onderzoekers in een artikel in het blad Nature Materials. Zo zouden ze er in geslaagd zijn het glucosepeil bij een diabetische muis te stabiliseren door het, via mikrovezels, ‘implanteren’ van alvleeskliercellen in de nier van het muisje, die het voor de suikerhouding noodzakelijke insuline produceren.
Mikrovezels met levende cellen
Al langer wordt er gewerkt met microvezels op basis van een kunstmatige hydrogel, maar met deze gels lukte het niet cellen tot natuurlijke weefsels te vormen. Om dat wel voor elkaar te krijgen maakten ze gebruik van extracellulaire eiwitten als fibrine en collageen. Om zulke met cellen gevulde vezels te maken, is echter een stuk lastiger dan met hydrogel alleen. De onderzoekers maken hun mikrovezels in drie stappen. Eerst wordt met een soort mikroinjectienaald een hydrogelbuisje gemaakt. De eiwitten die nodig zijn om de mikrovezels geschikt te maken voor ‘bewoning’ van levende cellen, worden vervolgens toegevoegd plus de cellen. Daarna wordt de hydrogel, die slechts als mal heeft gediend, verwijderd. Tot nu toe zijn met drie typen eiwitten en tien celtypen op deze wijze met cellen gevulde mikrovezels gemaakt, klein in doorsnede maar tot wel een meter lang.
Naast de proef met de alvleeskliercellen hebben de onderzoekers ook mikrovezels met hartcellen van een rat gevuld. Die begonnen na drie dagen spontaan samen te trekken. Mikrovezels met endotheelcellen, die de binnenkant van bloedvaten bedekken, vormden na vier dagen een bloedvat. Op mikrovezels met hersencellen van een rat, groeide een netwerk van neuronen. De onderzoekers slaagden er ook in met behulp van drie mikrovezels, met een totale lengte van 2,5 m, een driedimensionaal weefsel te maken van 2 bij 1 cm. Dat bewijst, volgens hen, dat met behulp van gevulde mikrovezels complexe weefsels kunnen worden gemaakt. Die techniek zou nog verbeterd kunnen worden door gebruik te maken van mallen. Daarbij valt te denken aan bloedvaten of aan het ‘repareren’ van (delen van) hersenen, zo speculeren zij. Het onderzoek van Takeuchi en de zijnen is onderdeel van een breder onderzoekprogramma ‘biohybride innovatie dat wordt uitgevoerd in het kader van het Japanse Erato-onderzoeksprogramma.

Bron: Le Monde

Rekenen met DNA? Ik weet het niet.

Geplaatst op door
Beantwoorden

Een groep onderzoekers aan de Stanford-universiteit rond Jerome Bonnet in Californië, met medewerking van de bekende synbioloog Drew Endy, heeft in Science beschreven hoe je met stukjes DNA in een bacterie logische schakelingen kunt maken. Dan gaat het om, zou je kunnen zeggen, de biologische variant van de zogeheten Booleaanse logica: de EN-, OF-, NEN-poorten enzovoorts. Meteen wordt er dan druk gespeculeerd over de ontwikkeling van de biologische computer, maar het ligt veel meer voor de hand dat deze schakelingen voor andere zaken zullen worden gebruikt, zoals voor diagnose (bijvoorbeeld bij kanker) of voor het induceren van bepaalde reacties (en dus maken van ‘producten’).
De onderzoekers noemen hun ‘biotransistors’ transcriptors en hun biologica BIL (Booleaanse integrase-logica; waarbij integrase een enzym is dat in de experimenten als ‘regelaar’ werd gebruikt). In de elektronica regelt een transistor de elektronenstroom, in de biologica doet de transcriptor dat met de ‘stroom’ (=werking) van een bepaald enzym; in de proefneming was dat RNA-polymerase, een enzym dat een rol speelt bij de transcriptie van DNA. Bonnet c.s. gebruikten een ander enzym (integrase dus) om de activiteit van RNA-polymerase langs de DNA-streng te reguleren (aan, uit te zetten). In de proefnemingen betekende dat er dan al of niet een groen fluorescerend eiwit (GFP) werd geproduceerd, een duidelijk zichtbare signaalstof die vaker wordt gebruikt om effecten van genactiviteit te controleren. Drew Endy vertelt zelf op YouTube hoe die biologica in elkaar steekt, maar daarmee wordt niet echt duidelijk hoe de onderzoekers te werk zijn gegaan.
Een genetische EN-poort
Op npr.org legt Geoff Brumfiel het, voor leken, wat beter uit. Het komt er op neer dat in een DNA-streng de transcriptor wordt ingebouwd. Als die transcriptor ‘dicht’ is, dan kan RNA-polymerase niet zijn transcriptiewerk doen, staat de transcriptor ‘open’, dan gebeurt dat wel en wordt er, dus, GFP geproduceerd. Door nu twee transcriptors achter elkaar te zetten, kan je, bijvoorbeeld, een EN-poort maken, waarbij elk van de transcriptors door een bepaalde stof wordt geregeld (de transcriptor wordt door de integrases losgeknipt en omgedraaid).
Bron: Cees Dekker

DNA gebruikt als katalysator

Geplaatst op door
Beantwoorden

DNA, het ‘levensmolecuul’, is niet alleen te gebruiken als archief voor de eiwitfabricage in een cel, maar ook als katalysator, een stof die een chemische reactie mogelijk maakt en/of versnelt. Scheikundigen ontwerpen katalysatoren bij voorkeur op de tekentafel, maar het is nog niet zo eenvoudig die ontwerpen ook in de praktijk te maken. In de cel heten katalysatoren enzymen. Je zou ze de werkpaarden van het leven kunnen noemen. Enzymen katalyseren biologische processen, waarbij heel ingewikkelde organische verbindingen worden opgebouwd (of afgebroken). Enzymen zijn zelf weer eiwitten, opgebouwd uit aminozuren. Scott Silverman en zijn medewerkers aan de universiteit van Illinois denken dat DNA hulp kan bieden. “Ons idee is om kunstmatig gesynthetiseerde stukjes DNA te gebruiken om zijketens van eiwitten te veranderen, waardoor hun biologische functie verandert”, stelt Silverman in een persbericht.
Een belangrijke reactie in levende systemen is de toevoeging of verwijdering van een fosfaatgroep, de ‘rest’groep van fosforzuur, aan een eiwit. In het rijk van de eiwitten zijn de aminozuren serine en tyrosine verantwoordelijk voor het toevoegen of verwijderen van fosfaatgroepen, waardoor de eiwitfunctie verandert of het enzym wordt uit- of aangeschakeld. Zonder katalysatoren duurt dat lang ( in de orde van duizenden of zelfs miljoenen jaren). In de natuur zorgen kinases en fosfatases er voor dat die reacties vaart krijgen.
Silverman en zijn groep slaagden er in stukjes DNA dat katalyserende werk te laten doen. Volgens Silverman probeerde hij met zijn medewerkers te laten zien dat DNA geschikt is al katalysator. Nu dat is aangetoond gaat hij verder. “We proberen nu uit te vinden welke reacties DNA kan katalyseren en hoe we DNA-katalysatoren kunnen vinden die die bepaalde reacties versnellen.” Om stukjes DNA te bepalen die de fosfaat-additie katalyseren, werd gebruik gemaakt van een in-vitro-selectieproces. Simpel gesteld komt dat neer op een hele reeks petrischaaltjes met elk een stukje DNA en de benodigde reagentia en dan maar kijken in welk schaaltje de reactie loopt. Niet bepaald hogere scheikunde.
De DNA-katalysatoren bleken hun actieve arbeid ook te verrichten in de nabijheid van andere eiwitten. Die toevoegingen moesten aantonen dat de truc ook werkt in een cel(achtige omgeving).

Bron: Eurekalert

Omnimedicijn tegen foute cellen?

Geplaatst op door
Beantwoorden

dr. Beth Levine van de universiteit van TexasHet is natuurlijk al vaker vertoond, onderzoekers die hoop geven op een doorbraak in de bestrijding van kanker en en passant ook maar meteen van die ziekte van Alzheimer en andere hersenaandoeningen, maar het moet er eens van komen. Medewerkers van het centrum van autofagie-onderzoek van de universiteit van Texas in Dallas, hebben een eiwitachtige verbinding gesynthetiseerd die de potentie schijnt te hebben bij het aanschakelen van een proces in cellen dat autofagie wordt genoemd. Bij dat proces worden defecte of onnodige celdelen afgebroken tot de basisbouwstenen voor de aanmaak van nieuwe biomoleculen, maar autofagie dient ook om binnengedrongen, virussen, bacteriën of lichaamsvreemde eiwitten onschadelijk te maken door ze af te breken. Met dat laatste vervult autofagie een functie in ons afweersysteem.
Wanneer dat proces ‘regelbaar’ is met behulp van een eenvoudige peptide, dan zou je daarmee greep krijgen op tot nu toe ongrijpbare processen als kanker en Alzheimer. Het gesynthetiseerde peptide, dat ‘luistert’ naar de naam Tat-becline 1, zou zijn werking bewezen hebben in proeven met muizen. Met Tat-becline 1 behandelde muizen bleken ongevoelig te zijn voor het Westnijl- en chikungunya-virus, door muggen overgebrachte ziekteverwekkers. Menselijke cellen die met dit dit peptide werden behandeld bleken bestand tegen hiv. Directeur van het centrum dr. Beth Levine verwacht dat door de grote rol die autofagie speelt in het afweersysteem, stoffen die dat proces in werking stellen een grote potentie hebben in het voorkomen en de bestrijding van een breed scala aan ziektes.
De door het centrum gesynthetiseerde peptide is ‘afgeleid’ van becline 1, een van de eerste peptiden die is gevonden, die een rol speelt bij autofagie in zoogdiercellen.

Bron: http://www.utsouthwestern.edu/newsroom/news-releases/year-2013/feb/peptide-levine.html

Verstrengelde fotonen om in levende cel te kijken

Geplaatst op door
Beantwoorden

Het principe van een kwantummikroskoopHet is niet goed mogelijk om met een microscoop in een levende cel te kijken. Foto’s van cellen zijn (vrijwel) altijd opnames van dode cellen, meestal gemaakt met een rasterelektronenmicroscoop. Althans, dat was zo. Australische onderzoekers van de universiteit van Queensland, onder aanvoering van Warwick Bowen, zijn er in geslaagd opnames van een levende cel te maken met behulp van verstrengelde fotonen.
Het probleem om een plaatje te maken van de gigantische ‘warboel’ die een levende cel is, is dat het lichtsignaal dat een deeltje in de cel weerkaatst ten onder gaat in de ruis. Dat probleem zou je kunnen oplossen door de sterkte van de lichtbron (een laser) op te voeren, maar daarmee doodt je het leven in de cel en dat wil je nu net gaan bestuderen.
Bowen en zijn medewerkers hebben dat probleem opgelost door fotonen te ‘verstrengelen’ waardoor ze een beter beeld krijgen, zonder dat ze de lichtintensiteit hoeven te verhogen. ‘Verstrengeling’ is een, voor mij, tamelijk onbegrijpelijk fenomeen uit de kwantummechanica waarbij de eigenschappen van twee deeltjes (fotonen zijn te beschouwen als lichtdeeltjes) zijn gekoppeld. Volgens Bowen is dit de eerste keer dat aangetoond is dat dit principe ook in biologische preparaten werkt, zo meldt ABC Science.
Om die verstrengeling te bereiken maakten de onderzoekers gebruik van wat wordt genoemd optische parametrische oscillatie. Daarbij wordt in foton in twee verstrengelde stukken “gehakt” met elk de helft van de oorspronkelijke energie. De onderzoekers slaagden er ook in de fluctuatie in de lichtstroom te verminderen met 75%, waardoor de gevoeligheid van de metingen wordt vergroot en er dus een beter beeld van hete bekekene wordt verkregen. Overigens is de techniek niet beperkt tot biologische toepassingen. Bowen heeft nog geen idee voor welk onderzoeksgebied deze techniek van grote betekenis kan zijn. Hij denkt aan onderzoek van kleine deeltjes en zelfs aan het ‘bekijken’ van kwantummechanische processen. Of de kwantummechanica dat toelaat, weet ik niet.
Bron: ABC (Australië); foto Nature Photonics.