Rode bloedcellen als vrachtwagens in ons lijf

Rode bloedlichaampjes

Rode bloedlichaampjes kunnen meer dan zuurstof vervoeren (afb: Science)

Rode bloedlichaampjes leveren zuurstof af in ons lichaam. Ze komen in nagenoeg elke uithoek daarvan. Zuurstof is onontbeerlijk voor ons voortbestaan, maar de bloedcellen zouden ook andere dingen kunnen vervoeren, bedachten onderzoekers van het MIT in Cambridge (VS), door er ‘plakkerige’ eiwitten aan vast te maken waar dan geneeskrachtige moleculen aan kunnen worden geplakt. Al jaren wordt er onderzoek gedaan naar de gedoseerde afgifte van medicijnen met hulp van microvrachtwagens van, bijvoorbeeld, DNA-materiaal, maar waarom iets maken als het er al is? Lees verder

Knutselen aan genoom met CRISPR/Cas wordt preciezer

RNA-geleide Fok1-nucleases

Inactieve Cas9 (blauw) wordt door gids-RNA naar de juiste plek op DNA geleidt, waar Fok1-nucleases (geel) het knipwerk doen (afb: Joung)

Onderzoekers van het algemeen ziekenhuis in Massachusetts, onderdeel van de Harvard-universiteit, hebben het zogeheten CRISPR/Cas-systeem om genveranderingen aan te brengen zodanig aangepast dat het risico op misproducties aanzienlijk kleiner is geworden, zo valt te lezen in Nature Biotechnology. Ze gebruikten daarvoor twee gids-RNA’s.”Dit systeem combineert het gemak van het breed toegepaste CRISPR/Cas-systeem met een dimerisatie-afhankelijke nuclease-activiteit, hetgeen leidt tot een grotere graad van nauwkeurigheid”, zegt onderzoeker Keith Joung, “Een hoger nauwkeurigheid is essentieel voor de klinische toepassing in de toekomst van deze nucleases en de nieuwe eiwitten die wij beschrijven zouden van grote betekenis kunnen zijn voor het therapeutisch redigeren van het genoom.” Lees verder

Nanospionnen in lichaam op jacht naar ziekteverwekkers

Nanospionnen

Links de nanospion met omhulling. Rechts is de spion klaar voor actie.

Het heeft er de schijn van dat onderzoekers van de Engelse universiteit van Nottingham een synthetische vorm van ons eigen afweersysteem (en meer) hebben gemaakt. De onderzoekers maakten grote molecuulcomplexen die werden verborgen in een DNA-achtige omhulling, die ‘open springt’ in een vooraf vastgestelde situatie, waarna het molecuul te voorschijn komt en zijn werk doet, wat dat ook moge wezen. Voorlopig is de techniek nog niet inwendig toepasbaar.
Lees verder

HI-virus geeft zijn dekking bloot

Wit bloedlichaampje met HI-virussen

Deel van een wit bloedlichaampje met HI-virussen (blauw). Het virus slaagt er in zich onzichtbaar te maken voor het afweersysteem

Het humaan immunodeficiëntievirus, kortweg HIV, is ‘onzichtbaar’ voor het afweersysteem.
Onderzoekers van het University College zouden er in geslaagd zijn die ‘dekmantel’ van het HI-virus weg te trekken. Die dekmantel bestaat uit bepaalde moleculen die er voor zorgen dat het virus niet opgemerkt wordt door ons afweersysteem. Door die ontdekking zouden er mogelijkheden ontstaan het virus ook daadwerkelijk aan te pakken. Voorlopig is het echter nog niet zo ver. Lees verder

E. coli ingezet in strijd tegen antibioticaresistentie

Vooral in de VS maken ze zich grote zorgen over de steeds wijder verbreide resistentie van allerlei bacteriën voor antibiotica, die, hoogstwaarschijnlijk, is veroorzaakt door een al te ruimhartig gebruik. Dus moet je naar andere wegen zoeken om te voorkomen dat mensen aan de eerste beste longontsteking overlijden. Onderzoekers van de universiteit van Singapore hebben, bij het oplossen van dat probleem, met succes de hulp ingeroepen van E. coli-bacteriën, zij het een tikje aangepast. Overigens zochten de onderzoekers vooral naar een oplossing voor de bestrijding van bacteriën die zich ‘afschermen’ door een biofilm, maar ook de zorgen om de toenemende resistentie speelden een rol bij de onderzoeksopzet.

De antibacteriële E. coli's

Een schema van de werking uit het blad  ACS Synthetic Biology

Lees verder

Rekenen op leven

Een levende EN-poort (foto univ. staat N-Carolina)

Een levende EN-poort (foto univ. staat N-Carolina)

Chemicus Alex Deiters van de universiteit van Noord-Carolina heeft van een levende cel een logische EN-poort gemaakt. Dit soort ‘poorten’ worden in de elektronica gebruikt om berekeningen uit te voeren. De cel was zo gemodificeerd dat ie op de aanwezigheid van bepaalde microRNA-moleculen (aangeduid met miRNA-21 en mi RNA-122) reageerde. Net zoals bij een ‘echte’ EN-poort, gaf de cel alleen een signaal (in de vorm van fluorescentie) als zowel miRNA-21 als miRNA-122 (EN dus) aanwezig waren.
De EN-poort was niet zo zeer gemaakt om de realisering van een DNA-computer verder te brengen, maar meer gericht op medische toepassingen. Deiters denkt dat deze techniek gebruikt kan worden voor het verbeteren van de diagnostisering en behandeling van kanker. “Het fluorescerende molecuul dat we gebruikten kan ook als merker dienen om kankercellen te detecteren of we kunnen daar ter plekke geneesmiddelen naar toe sturen.” Het onderzoek werd mede betaald door het Amerikaanse kankerinstituut.

Bron: Science Daily

Afweer gedeeltelijk onderdrukt

Gedeeltelijke onderdrukking afweersysteem Ons afweersysteem is een mooi systeem, maar soms zou je willen dat het niet werkte. Mensen met een transplantaten moeten afweerremmende medicijnen slikken en sommige medicijnen worden bestookt door ons defensiesysteem. Of soms is ons afweersysteem in de war en dan keert het zich tegen het eigen lijf zoals bij reuma.
Dat hele afweersysteem lamleggen is niet zo’n goed idee, maar in bepaalde gevallen, zoals bij transplantaties, ontkom je daar niet aan. Wat zou het niet aardig zijn als je alleen dat stukje van het afweersysteem zou uitschakelen dat voor ‘moeilijkheden’ zorgt (kan zorgen).
Precies dat hebben onderzoekers van het Amerikaanse Scripps-instituut gedaan. Ze slaagden er in bij hemofiele muizen de afweer tegen een toegediende stollingsfactor (factor VIII) uit te schakelen, terwijl het immuunsysteem overigens intact bleef. Bij hemofilie (bloederziekte) ontbreken bepaalde eiwitten (stollingsfactoren) die er voor moeten zorgen dat bij verwonding het bloed stolt. Hemofiliepatiënten krijgen die stollingsfactoren toegediend, maar bij zo’n 20 tot 30% maakt het afweersysteem die vreemde indringers weer onklaar.
De onderzoekers, onder aanvoering van James Paulson, maakten daarbij gebruik van de bijzondere kernmerken van de zogeheten B-cellen, die een belangrijke rol spelen in het afweermechanisme van ons lichaam. B-cellen, behorend tot de witte bloedlichaampjes of lymfocyten, zijn er in vele soorten en maten. Zo’n gespecialiseerde cel reageert op een heel specifiek antigeen (elke stof die een afweerreactie oproept) en zorgt er vervolgens voor dat het antilichaam wordt aangemaakt dat het antigeen onschadelijk maakt. Daarnaast bezit zo’n B-cel een receptor die in de aanwezigheid van een bepaald molecuul er voor zorgt dat de B-cel sterft. Dat alles is bedoeld om er voor te zorgen dat het afweersysteem maat houdt.
Van die laatste mogelijkheid hebben de TRSI-onderzoekers gebruik gemaakt. De stof die de celdood in gang zet bij die specifieke factor VIII-B-cellen is glycan, een soort suiker. Dat gebeurt wanneer glycan koppelt aan de receptor (CD22 in het plaatje). Door de hemofiele muizen nu nanodeeltjes toe te dienen waarin zowel glycan als de stollingsfactor VIII zitten, bleken ze die factor VIII-B-cellen uit te schakelen die zich anders tegen de vreemde stof zou hebben gekeerd. De toediening van de nanodeeltjes zorgde er ook voor dat het effect (het niet afstoten van factor VIII) maanden aanhield en mogelijk permanent zou kunnen worden.
Deze, wat genoemd wordt, liposomale nanodeeltjes zijn, voor andere toepassingen, al goedgekeurde door het Amerikaanse geneesmiddelenagentschap FDA, zodat klinische proeven bij mensen wat minder problematisch zullen zijn dan zonder die goedkeuring. De onderzoeksgroep gaat nu uitzoeken of deze techniek ook kan worden gebruikt bij transplantaties of bij autoimmuunziektes als multiple sclerose. “We weten dat die zaken ingewikkeld zijn, maar onze techniek zou, in combinatie met anderen, kunnen helpen.”, zei Paulson.

Bron: Science Daily (plaatje uit artikel in J.Clin.Inv.)

Wien onderzeeërs door den ad’ren stroomt

In een film uit 1966 (Fantastic voyage) schijnt het al voorspeld te zijn: robotjes of onderzeeërs die onze aderen en andere lichamelijke transportbanen als vaarwegen gebruiken. Een in het bloed ingespoten onderzeeërtje moest in de film een bloedstolling in de hersens verwijderen. Dergelijke kleine systemen, we praten dan over dimensies van duizendste of zelfs miljoenste van een millimeter, kunnen gemaakt worden, maar de aandrijving daarvan was altijd een probleem, zo viel te beluisteren tijdens een lezing op het 245ste jaarcongres van de Amerikaanse vereniging van chemici (ACS).
Micromotor aangedreven door waterstof
Joseph Wang van de universiteit van Californië vertelde zijn gehoor dat die barrière nu is geslecht. “We hebben voor het eerst micromotors en microraketjes gemaakt die de natuurlijke omgeving gebruiken als brandstofbron. Zo is de maag sterk zuur om het voedsel te verteren, maar je kunt dat zuur ook gebruiken als brandstof. Je produceert dan waterstof dat zorgt voor de voortstuwing. Gebruik maken van biocompatibele brandstoffen zorgt er voor dat gezond weefsel niet beschadigd wordt.” Wang ziet echter ook mogelijkheden voor die micro-apparaatjes op volstrekt ander terrein zoals het opruimen van olievlekken, het in de gaten houden van industriële processen of van de nationale veiligheid.
Zijn leerling Wei Gao beschreef twee zelfaangedreven microraketjes/-motors. Een buisvormige micromotor van zink, beweegt zich razendsnel (100 x zijn lengte van eenhonderdste mm per seconde). De voortbeweging komt van de bij de reactie van zink en het maagzuur ontstane waterstofbelletjes. Volgens Gao zou het ‘raketje’ ideaal zijn voor het afleveren van medicijnen of het wegsnijden van aangetaste cellen. Met een ook in het lab ontwikkelde aluminium micromotor, die water als ‘brandstof’ gebruikt, zou microchirurgie kunnen worden uitgevoerd. De drijvende kracht is, weer, waterstof. Het aluminium reageert met water en er ontstaat waterstof. Normaal gesproken biedt de ondoordringbare oxidelaag, die daarbij op het aluminium ontstaat, bescherming tegen verdere aantasting, maar door aluminium te legeren met gallium ontstaat er een brosse structuur die er voor zorgt dat aluminium en water ‘bij elkaar’ kunnen blijven komen waardoor de reactie op gang blijft. De aluminium micromotor zou ook dienst kunnen doen in milieu- en veiligheidstoepassingen, aldus Gao. “Voor het eerst hebben we micromotors die met drie verschillende brandstoffen kunnen werken: met zuren, met basen en met waterstofperoxide, afhankelijk van de omgeving waarin ze gebruikt worden.”
Er wordt gewerkt aan de verlenging van de levensduur van de microvaartuigjes en aan de aanpassing voor specifieke biomedische toepassingen. De onderzoekers zijn ook op zoek naar commerciële partners voor toepassingen in het echte leven.

Bron: Eurekalert; foto van blogs.discovery.com

‘Kunstmatige atomen’ vermiljoenvoudigen resolutie MRI-techniek

Een 'conventionele' MRI-scanner Kernmagnetische afbeeldingstechnieken (bekend als MRI) geven een prima beeld van het menselijk ‘innerlijk’, maar zijn beperkt door de vrij lage resolutie (in orde van millimeters). Een onderzoeksgroep van het Fotonica-instituut in Barcelona (ICFO) heeft, in samenwerking met de Macquarie-universiteit uit Australië, een oplossing bedacht voor dit probleem, waardoor het met MRI mogelijk wordt beeld te ‘zien’ op nanoschaal (een miljoen maal hogere resolutie dan de huidige MRI-technieken). Daardoor zouden processen op celniveau met behulp van de MRI-techniek kunnen worden gevolgd.
De truc zit hem in het gebruik van ‘kunstmatige atomen’ (nanodiamantjes ‘verontreinigd’ met stikstof), waarmee zeer zwakke magneetvelden zijn te detecteren die moleculen opwekken. In de huidige MRI-techniek moeten sterke magneetvelden worden gebruikt om de atoomkernen in een hoger energietoestand te brengen. Als die kernen weer in hun normale toestand terugvallen kan er een plaatje van het gescande lichaamsdeel gemaakt worden. Die grote magneetvelden zijn bij de nieuwe techniek niet langer nodig.
Vooralsnog verkeert het nieuwe MRI-systeem nog in de labfase. Een gevoelig punt is dat bij deze MRI-techniek de ‘kunstmatige atomen’ een temperatuur moeten hebben die dicht in de buurt van het absolute nulpunt ligt (-273 °C). Die lage temperatuur is nodig om de ‘kunstmatige atomen’ te kunnen manipuleren. Met behulp van laserlicht worden de ‘atomen’ boven het te bestuderen object gemanoeuvreerd om zo de uiterst zwakke magneetveldjes te meten die de moleculen afgeven aan de hand waarvan een, nu, haarscherp beeld kan worden geconstrueerd van het gescande object.
Bron: Eurekalert