Onderzoekers van het Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST) hebben een innovatieve methode ontwikkeld om tot tientallen verschillende eiwitten tegelijk in dezelfde cel te visualiseren. Deze technologie zou wetenschappers kunnen helpen bij het ophelderen van de complexe eiwitinteracties die betrokken zijn bij degeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer, het verdiepen van het begrip van hun mechanismen en het mogelijk maken van vroege detectie en behandeling.

Bij degeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer gaat het vaak om complexe interacties tussen meerdere eiwitten en andere biomoleculen. Het begrijpen van deze interacties met behulp van bestaande beeldvormingstechnologieën is moeilijk vanwege onvoldoende resolutie en de onmogelijkheid om tegelijkertijd veel verschillende eiwitten te detecteren.

In een recent interdisciplinair onderzoek een onderzoeksteam onder leiding van professoren Dae Won Moon en Su-Il In van het Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology ontwikkelde een innovatieve benadering die de toepassingen van secundaire-ionenmassaspectrometrie uitbreidt van het oorspronkelijke doel in de halfgeleiderindustrie naar het biomedische beeldvormingsveld. Secundaire-ionenmassaspectrometrie stelt onderzoekers in staat om de samenstelling van oppervlakken te analyseren en biedt een zeer hoge resolutie. Het was tot nu toe onmogelijk om deze technologie te gebruiken om eiwitten in beeld te brengen.

In deze nieuwe benadering verschillende metaaloxide-nanodeeltjes zijn individueel gehecht aan antilichamen die binden aan specifieke doeleiwitten. De massaspectrometer kan deze nanodeeltjes gemakkelijk detecteren, zelfs bij lage stralingsdoses, die het celweefsel intact laat en meerdere analyses op dezelfde cellen mogelijk maakt. Door deze aanpak, het is theoretisch mogelijk om tientallen eiwitten tegelijk te analyseren. Dit overtreft enorm de bestaande op fluorescentie gebaseerde benaderingen, die de gelijktijdige beeldvorming van ongeveer vier eiwitten mogelijk maken.

De onderzoekers gebruikten hun methode om de verdeling van eiwitten in het hersenweefsel van muizen die gezond waren of Alzheimer hadden te vergelijken. Ze toonden aan dat waardevol inzicht kon worden verkregen door het observeren van multiplex eiwitverdelingen in de hippocampus en toonden aan hoe deze verschilden tussen gezonde en zieke muizen.

Om deze resultaten te bereiken was het nodig om kennis uit vele disciplines te combineren. Prof. Moon zegt, "Voor mij, een bijzonder hoogtepunt van dit werk is de samenwerking van vele onderzoekers met verschillende achtergronden, zoals chemici, nanodeeltjes experts, artsen, en biologen. Het was niet gemakkelijk en duurde lang, maar het was spannend om de vooruitgang te zien. We kunnen nu meerdere eiwitten op celmembranen visualiseren met een ruimtelijke resolutie van 300 nanometer."

Hij verwacht dat deze nieuwe beeldvormingsbenadering een belangrijk hulpmiddel zal worden om ons begrip van degeneratieve ziekten te verdiepen. "De voorgestelde techniek zou kunnen worden gebruikt om de vroege stadia van de ziekte van Alzheimer te achterhalen, waardoor vroegtijdige opsporing en behandeling mogelijk is, " hij zegt.