Het stuk goud dat Richard Taylor zo graag wilde opsporen, woog minder dan een enkele bacterie. Taylor, een postdoctoraal onderzoeker aan het Max Planck Instituut, werkte aan het volgen van individuele nanogold-gelabelde moleculen die slechts nanometers bewegen, miljardsten van een meter. De resulterende microscopietechniek, ontwikkeld onder professor Vahid Sandoghdar en collega's, kan eiwitten gedurende lange perioden volgen met snelheden van microseconden en zal vandaag worden gepresenteerd op de 64e jaarlijkse bijeenkomst van de Biophysical Society in San Diego, Californië.

De microscoop die je misschien hebt gebruikt in de biologie van de middelbare school staat bekend als een helderveldmicroscoop - het is de eenvoudigste microscopietechniek. Licht wordt door het monster en de vergrootlens doorgelaten, en je ziet de variaties in dichtheid in het monster. Maar, als je werkt om de gevoeligheid te vergroten en iets kleiners ziet, helderveld reflecteert en verstrooit licht, dus sommige microscopietechnieken voegen filters toe om de lichtverstrooiing te elimineren. In plaats daarvan, Taylor en collega's besloten om te profiteren van dat verstrooide licht. De lichtgolven, gereflecteerd door het heldere veld en verstrooid door gouddeeltjes die worden gebruikt om eiwitten te labelen, interfereren met elkaar en het onderzoeksteam ontwikkelde computationele technieken om het gewenste signaal van de rest te scheiden. De methode is interferometrische verstrooiing (iSCAT) microscopie genoemd.

"Het is heel gevoelig, je kunt eiwitten heel netjes en precies in drie dimensies lokaliseren, " legde Taylor uit. Vergeleken met nieuwe microscopietechnieken die verbluffende afbeeldingen van cellen maken, Taylor zegt, "de onze is niet zo exotisch, het is echt een eenvoudig concept, de schoonheid is de eenvoud." En in tegenstelling tot fluorescentiemicroscopie, waarvan het signaal na verloop van tijd verslechtert, gouddeeltjes zijn oneindig te volgen.

Voor de eerste test van de techniek, Taylor en collega's keken naar goudgelabelde eiwitten in oplossing. Om het dan in levende cellen te proberen, ze kozen voor een goed bestudeerd eiwit genaamd epidermale groeifactorreceptor (EGFR), zodat ze konden bevestigen dat hun metingen in overeenstemming waren met alles wat al bekend was over het eiwit. Taylor zegt toen hij en zijn collega's, die allemaal natuurkundigen waren, begon te kijken naar levende cellen, "we waren niet klaar voor de geweldige dingen die we zouden gaan zien."

De dynamiek van EGFR in cellen verbaasde hen en hun biologiemedewerkers - ze keken toe hoe het eiwit zich door het membraan verspreidde, vond zijn weg naar taps toelopende membraanprojecties, en zonk in kuilen om door de cel te worden geïnternaliseerd. Taylor zei dat het hem deed denken aan een "nano-rover" die het celoppervlak in kaart brengt als een NASA-voertuig op Mars. De bewegingen die de computer gedurende lange perioden volgde, leken een beetje op furieuze krabbels in twee dimensies, maar in drie dimensies leken ze op landtopografie.

EGFR is het enige eiwit dat ze tot nu toe hebben gevolgd, maar in theorie, ze kunnen elk celoppervlakte-eiwit volgen, en kan mogelijk ook eiwitten in cellen volgen. "De cel zal het signaal verstrooien, maar dat hangt af van het soort cel, en waar in de cel je zoekt, " zei Taylor. Ze kunnen iSCAT ook combineren met fluorescentiemicroscopie met levende cellen, waardoor ze afzonderlijke eiwitten kunnen volgen, terwijl ze ook celdelen visualiseren die van invloed kunnen zijn op de manier waarop de eiwitten bewegen, zoals de steiger van de cel.

Taylor is verheugd dat de techniek wordt toegepast op andere eiwitten, "we moedigen wetenschappers aan om deze microscopie te gebruiken - kies het eiwit dat je wilt volgen, en we zullen je laten zien hoe." Hij zal je precies vertellen waar je je eigen kleine goud kunt vinden.