DeLIVER!
Wetenschap is prachtig! Ga met ons mee op deze visuele rondleiding in het lab, waar we door verschillende microscopen naar levercellen kijken terwijl we je meer vertellen over ons onderzoeksproject. Misschien krijg je tijdens het kijken wat artistieke inspiratie?
Als je je hand onder je ribben aan je rechterkant houdt, vind je de lever. De lever reinigt je bloed van giftige stoffen. Photo: Stig Brøndbo/UiT
Klik voor tekst
De lever bevat een groot aantal zeer fijne haarvaten (sinusoïden), die zijn bekleed met leversinusoïdale endotheelcellen (LSECs). Die cellen hebben veel poriën van nano grootte (fenestraties) die de filtratie van moleculen en kleine deeltjes uit het bloed mogelijk maken. De poriën zijn zo klein dat ze niet zichtbaar zijn met conventionele microscopen, maar wel met superresolutiemicroscopen, ook wel nanoscopen genoemd.
Op deze foto zie je een LSEC geïsoleerd uit een muizenlever. Deze foto is gemaakt met een SIM microscoop (structured illumination microscope) die structuren met een minimale grootte van 100 nanometer kan oplossen. De kleine zwarte gaten in de grijze gebieden van de cel zijn nanoporiën (fenestraties) in de cel – simpel gezegd: functionele gaten in de cel.
Er is niet veel bekend over de belangrijke fysiologische functie van deze fenestraties en hun rol bij overdracht en filtratie in de lever en andere organen. Ze zijn betrokken bij de verwijdering en afbraak van geneesmiddelen, virussen en afvalmoleculen, waardoor ze zeer relevant zijn voor de studie van de opname van farmaceutische geneesmiddelen. In ons onderzoeksproject werken we met verschillende soorten superresolutiemicroscopie, zodat we kunnen bestuderen hoe de levercellen en hun fenestraties zich in de loop van de tijd ontwikkelen, en ook hoe ze reageren op geneesmiddelen en natuurlijke biologische veranderingen.
LSECs bekeken door een lichtmicroscoop. De cellen worden geïsoleerd uit een menselijke lever en gekweekt in een schaaltje. Endotheelcellen zitten graag dicht bij elkaar omdat ze in bloedvaten aan elkaar vastzitten.
Menselijke LSECs in cultuur. Blauw: celkern, rood: celmembraan, groen: cytoskelet (skelet van de cel).
Fluorescentie is een krachtig hulpmiddel om farmacologische behandeling in cellen te volgen. Het wordt gebruikt om te begrijpen of de medicatie de juiste plaats bereikt of niet. Op deze foto is te zien dat de cellen (grijs) de behandeling hebben opgepakt (groen). We zien echter niet of het de juiste plaats in de cellen heeft bereikt.
Maar hoe kunnen we zien waar de drugs naartoe gaan? Daarvoor hebben we superresolutiemicroscopie nodig, zoals je in deze video kunt zien.
Microscopiebeelden kunnen onze verbeelding gemakkelijk op verschillende schalen brengen. Links: microscopiebeeld van leverweefsel. Rechts: Great Barrier Reef, Australië.
Er bestaan verschillende vormen van superresolutiemicroscopie. Op deze afbeelding worden drie verschillende microscopietechnieken en één beeldanalysetechniek (bovenaan) getoond. De foto links in zwart-wit is gemaakt met een structured illumination microscoop/gestructureerde verlichtingsmicroscoop (SIM), onderaan is een scanning elektronenmicroscoop (SEM) foto en rechts in roodbruin is een foto gemaakt met een atomic force microscoop/atoomkrachtmicroscoop (AFM).
Lever sinusoïdale endotheelcellen geëxtraheerd uit muizenlevers. Soortgelijke afbeeldingen worden gebruikt om fenestraties te visualiseren om ze te tellen, hun grootte te meten en te kijken naar de invloed van farmaceutische behandelingen op de cellen. De kleur wordt door de computer toegevoegd. Kent u de naam van de kunstenaar achter een soortgelijk kunstwerk?
Omdat LSECs de bloedvaten in de lever bekleden, worden ze blootgesteld aan verschillende invloeden, zoals schuifspanning, temperatuurverschillen, veranderingen in voedingsstoffen en gasverhoudingen - de veranderingen die je lichaam elke dag doormaakt. Daarom proberen we experimentele opstellingen te ontwikkelen die lijken op de werkelijke omstandigheden. Dit is nodig omdat we willen dat onze experimenten de werkelijke omstandigheden in het menselijk lichaam zo goed mogelijk weergeven.
Microfluïdische tests worden uitgevoerd in meerkanaals microfluïdische apparaten om de stromingsdynamiek te bestuderen met behulp van gekleurd water. Op deze foto's werd een 4-kanaals apparaat met gemeenschappelijk uitgang gebruikt. Groene, rode, gele en blauwe kleurstoffen werden in het apparaat geleid en we kunnen zien dat de vier kleuren gelijkmatig worden verdeeld bij de uitgang wanneer de stroom in evenwicht is.
Cellen in het microfluïdische apparaat.
Abstracte kunst of wetenschap? Fluorescentiebeeld van Hela-cellen gekweekt gedurende 10 dagen in een microfluïdisch apparaat. De rode kleurstof geeft dode cellen aan en deze foto's laten zien dat in de hoek van de chip, waar de meeste dode cellen zijn, de stroom niet geschikt is om ze in leven te houden.
Opstellingen zoals die op deze foto staan stellen ons in staat om de veranderingen waaraan cellen worden blootgesteld in het menselijk lichaam in het laboratorium na te bootsen. Dit kan helpen om de natuurlijke reacties van de cel/weefsel/lichaam op de behandeling te voorspellen en na te bootsen. Op de foto zie je een cubix machine en volledige setup in het lab (inclusief 24 multi-well chip). Het patent is aangevraagd door Cherry Biotec.
De ontwikkeling van optofluïdische chips. Cellen kunnen worden gevisualiseerd en gevolgd onder een microscoop terwijl ze worden blootgesteld aan bijna-fysiologische (bijna zoals in de mens of muis) omstandigheden.
Hier bij UiT The Arctic University of Norway werken de onderzoeksgroepen Vasculaire Biologie, Nanoscopie en Medicatie Transport & Levering (Vascular Biology, Nanoscopy en Drug Transport and Delivery) samen met EU-brede universiteiten en bedrijven om nieuwe superresolutiemicroscopen te ontwikkelen. We zullen deze gebruiken om manieren te ontdekken om de negatieve effecten van ziekte en veroudering in de lever om te keren.
De foto's in de tentoonstelling zijn van onderzoekers en medewerkers van het DeLIVER-project. Heeft u vragen over de tentoonstelling? Neem contact op met PhD-student Larissa Kruse, UiT The Arctic University of Norway (larissa.kruse@uit.no).
Dit project ontving financiering van het Horizon 2020-onderzoeks- en innovatieprogramma van de Europese Unie onder de Marie Sklodowska-Curie-subsidieovereenkomst nr. 766181, project "DeLIVER".
DeLIVER is een wetenschappelijk project gefinancierd door het Horizon 2020 onderzoeks- en innovatieprogramma van de Europese Unie. Het doel van het project is om 13 “Begin Fase Onderzoekers” uit verschillende Europese landen en universiteiten op te leiden in biomedisch onderzoek en beeldvormende methoden. Het richt zich op het begrip van de structuur en functie van cellen, die cruciaal zijn voor de leverfunctie en gezond ouder worden. Lees meer over ons onderzoek op onze website: www.deliver-itn.eu
