Vitrojet, onmisbaar voor de elektronenmicroscoop
Met cryo-elektronenmicroscopie kunnen wetenschappers in cellen tot op molecuulniveau kijken. Een revolutie die het mogelijk maakt om de precieze samenstelling van de vele duizenden eiwitten te analyseren. En misschien wel de geheimen blootlegt van het ontstaan van ziektes als Alzheimer of tbc. CryoSol-World in Maastricht, een spin-off van het departement Nanoscopy van de faculteit FHML (Faculty of Health, Medicine and Life sciences) van MUMC+, haakt aan met een apparaat waarmee onderzoeksmateriaal efficiënt en snel geschikt maakt voor de microscoop.
In 2001 ontwikkelde dr. Peter Frederik van FHML samen met Maastricht Instruments, een spin-off bedrijf van de technische afdeling IDEE van de medische faculteit van de Universiteit Maastricht, de Vitrobot. Een instrument dat onderzoeksmateriaal razendsnel invriest op een klein plaatje en daarmee geschikt maakt voor bestudering in de elektronenmicroscoop.
De Eindhovense fabrikant van elektronenmicroscopen FEI, nu Thermo Fisher, zag al snel de potentie, kocht de licentie en inmiddels staan er wereldwijd honderden Vitrobots in laboratoria van ziekenhuizen en onderzoekscentra. ‘Met een elektronenmicroscoop kun je veel meer details zien dan met een lichtmicroscoop’, legt Bas Lemmens van CryoSol-World uit, samen met Frank Nijpels zelf ooit betrokken bij de ontwikkeling van de Vitrobot. ‘De laatste jaren zijn de Elektronen Microscopen en de camera’s sterk verbeterd en is er ook betere software geschreven om de beelden in 3D tot op 0.2 nanometer detail zichtbaar te maken. Dat heeft de onderzoeksmethode in een stroomversnelling gebracht.’
Nobelprijs
Wat heet: een Zwitser, een Duitser en een Brit wonnen vorig jaar de Nobelprijs met hun onderzoek waarmee met cryo-EM zoals de methode heet tot op moleculair niveau naar eiwitten gekeken kan worden. ‘Fantastisch’, vervolgt Bas Lemmens, bioprocestechnoloog. ‘In een menselijke cel zijn in één keer de structuren van de eiwitten zichtbaar. Virussen en bacteriën kunnen ontleed worden tot in het kleinste detail. Nu wetenschappers kunnen kijken hoe cellen in elkaar zitten en zich gedragen, kan dat de basis zijn voor de ontwikkeling van medicijnen of vaccins.’
Samples
De werkwijze is in principe simpel. Onderzoeksmateriaal, bijvoorbeeld een eiwit in oplossing, wordt in de Vitrobot op een plaatje gefixeerd en vervolgens in een microscoop bekeken. Dit fixeren gebeurt door het materiaal razendsnel in te vriezen. ‘In de eerste fase gaat het echter vaak mis. Slechts één op de vier samples blijkt uiteindelijk geschikt om een plaatje te krijgen en data mee te verzamelen. Bij de overige monsters blijkt pas in de microscoop dat er bij het invriezen iets fout is gegaan, bijvoorbeeld dat het ijs vol met kristallen zit waardoor de microscoop geen opnames kan maken. Bij het huidige invriesproces gaat soms veel onderzoeksmateriaal verloren. Dat lijkt misschien niet zo erg, maar het is vaak enorm tijdrovend en kostbaar om bijvoorbeeld een eiwit te isoleren. Stel, je hebt er maar een paar microliter van en je verprutst die in de Vitrobot, dat is voor de wetenschapper pijnlijk. Ook hebben de huidige apparaten relatief veel materiaal nodig om een sample te maken.’
Stabiel
Om kort te gaan: de ultramoderne cryo-EM zou gebaat zijn bij een betere en stabiele aanvoer van samples. Reden voor de onderzoekers van Nanoscopy om samen met CryoSol een nieuwe generatie sample preparatie technologie te ontwikkelen, ook deze keer met behulp van Frank Nijpels die in 2001 aan de wieg stond van de succesvolle Vitrobot. En onder supervisie van professor Peter Peters, hoofd van de afdeling Nanoscopy.
Een kleine drie jaar sleutelde een team onder leiding van dr. Bart Beulen aan het nieuwe apparaat, Vitrojet gedoopt. Nu is het eerste prototype gereed en is er een bedrijf opgericht om het apparaat uit te ontwikkelen en op de markt te brengen: CryoSol. ‘We verwachten medio 2019 de eerste exemplaren te kunnen neerzetten bij labs in onder meer Duitsland, de UK, China en de VS’, zegt Bas Lemmens die als business developer bij CryoSol aan de slag is gegaan.
Geautomatiseerd
Het zou niet lastig moeten zijn om mensen te overtuigen. ‘Nee. De Vitrojet is een volledig geautomatiseerd systeem waarmee 90 procent van de samples geschikt is voor de microscoop. Een enorm verschil met nu 25 procent. Dat komt onder meer doordat we geautomatiseerd werken en op een andere manier de samples aanbrengen en invriezen. Als je weet dat een elektronenmicroscoop 6000 euro per dag kost om te gebruiken dan hebben we het over forse tijds- en daarmee kostenbesparing op jaarbasis. Natuurlijk kun je ook een extra microscoop aanschaffen om je onderzoeksdoelen te halen, maar zo’n microscoop kost dik zes miljoen euro. Ik kan nog niets zeggen over de prijs, maar dan is de Vitrojet een betere oplossing. Wij denken dat de Vitrojet net zo’n succes kan worden als zijn voorganger.’
Lees ook
-
Gera Nagelhout is in veel opzichten geen typische hoogleraar: ze was de eerste uit haar gezin die naar de universiteit ging en werd vervolgens al op haar vierendertigste benoemd tot bijzonder hoogleraar Gezondheid en Welzijn van Mensen met een Lagere Sociaaleconomische Positie.
-
Een mooie stap op weg naar duurzame landbouw.
-
De Nederlandse organisatie voor Wetenschappelijk Onderwijs (NWO) kent ruim 17 miljoen euro subsidie toe aan het verder ontwikkelen van een Nederlands netwerk voor elektronenmicroscopie (NEMI). Bijna 5 miljoen daarvan is bestemd voor de UM. Vanuit Maastricht is het instituut M4I van...
