Met een STED-microscoop kun je cellen gede­tail­leerder bekijken dan voorheen. Hier­mee onderzoekt Annemiek van Spriel tetraspanines, membraaneiwitten. Die blijken een grote rol te spelen bij het ontstaan van tumoren.

‘Ik ben blij dat we de link tussen tetraspanines en kanker nu zo helder hebben’, zegt Annemiek van Spriel, universitair hoofddocent tumorimmunologie aan het Radboud­umc. Afgelopen jaar vond de onderzoeker een verband tussen tumorgroei en de afwezigheid van tetraspanines, membraaneiwitten die op alle cellen in ons lichaam zitten. Met die ontdekking haalde ze in december een ERC Consolidator Grant binnen.

Geen cellen kapot

Van Spriel bekijkt tetraspanines met behulp van simulated emission depletion (STED)-microscopie, een vorm van superresolutiemicroscopie. ‘Vroeger analyseerden we membraaneiwitten met biochemische technieken die de cel kapotmaken’, vertelt Van Spriel. ‘Dan vind je soms eiwit­interacties die helemaal niet aanwezig zijn in de cel.’ Met STED-microscopie kun je eiwitten in intacte cellen bekijken met een hoge resolutie.

‘Je bekijkt cellen met een precisie van 50 nm’

De techniek werkt met twee lasers die vlak na elkaar worden afgeschoten. De eerste laser is een excitatielaser met een straal van zo’n 250 nm diameter. Kleiner dan dat kun je de straal niet focussen, want dan gaan de fotonen met interacteren en ontstaat er diffractie. De laser exciteert de moleculen op het oppervlak, die daardoor fluorescent licht gaan uitzenden.

Het grote geheim van STED is een tweede laser, de zogenoemde depletielaser. De laserstraal hiervan heeft de vorm van een donut met een gat van 50 nm in het midden. De golflengte zet de geëxciteerde moleculen weer om naar een niet-fluorescente staat. De donut valt over de andere straal heen. ‘Alleen de moleculen die de laser niet raakt blijven geëxciteerd’, licht Van Spriel toe. ‘Je bekijkt de cellen dus met een precisie van 50 nm, dit is de superresolutie.’

Van Spriel ontdekte met STED dat tetra­spanines ervoor zorgen dat de eiwitten zich organiseren op het celmembraan. ‘We zien kleine eilandjes van ongeveer 150 nm groot met eiwitten die allemaal een interactie met elkaar aangaan.’ Met verschillende kleuren fluorescente labels zagen de onderzoekers welke eiwitten bij elkaar clusterden. Bij knock-outmuizen zonder tetraspanines bleek de organisatie zoek. ‘De eilanden vormden zich niet correct en de muizen kregen sneller tumoren.’

Nog meer rollen

Tetraspanines bleken nog een rol te vervullen. Ze zijn daarmee belangrijker dan de onderzoeker aanvankelijk dacht. ‘Ze zetten bepaalde chemische signaalroutes aan en uit. Als ze dat verkeerd doen, dan kunnen ze er zomaar voor zorgen dat een tumor ontstaat.’

In de toekomst zou Van Spriel graag levende cellen onder de STED-microscoop leggen, maar de hoge laserintensiteit beschadigt die. Gelukkig kan ze ook met de huidige technische mogelijkheden nog veel nieuwe dingen onderzoeken. We willen nog beter begrijpen hoe de tetraspanines werken, aldus Van Spriel. ‘Zo weten we van andere types tetraspanines dat ze de groeifactorproductie stimuleren, misschien doen deze tetraspanines hetzelfde. We willen weten aan welke moleculen ze precies binden om die signaalroutes aan en uit te kunnen zetten. Hopelijk kunnen we dan uiteindelijk voorkomen dat zich tumoren vormen.’

De onderzoeker werkt nu samen met clinici om na te denken over nieuwe klinische trials. ‘Zo willen we een nieuwe therapie ontwikkelen voor lymfoompatiënten. Volgens mij zijn tetraspanines daarvoor echt de sleutel.’