In de VS is een manier ontwikkeld om neuronen definitief te laten verkleuren zodra ze één keer hebben geschakeld. Zo kun je achteraf op je gemak bekijken welke zenuwcellen aan een gegeven proces meedoen en welke niet, meldt Science.

Tot nu toe moest je zulke activiteit in realtime zien te volgen onder de microscoop, waarbij je maar moest afwachten of je het juiste gedeelte van de hersenen onder je objectief had liggen.

Het idee achter de ‘calcium-modulated photoactivatable ratiometric integrator’, afgekort CaMPARI, is dat de kleurverandering alleen kan plaatsvinden wanneer de Ca²⁺-concentratie van de omgeving sterk oploopt, als teken van activiteit van neuronen, terwijl het systeem tegelijk wordt beschenen door licht van 405 nm golflengte, dus tegen het ultraviolette deel van het spectrum aan.

De overgang van groene naar rode fluorescentie is dan permanent. Je kunt dus bijvoorbeeld een (doorzichtige) zebravislarve prikkelen terwijl hij vrij rondzwemt en daarbij een momentopname maken door éventjes die lamp aan te zetten. Pas daarná leg je de larve op je gemak onder de microscoop om te zien wat er is gebeurd.

Loren Looger, Eric Schreiter en collega’s van het Howard Hughes Medical Institute kregen dit voor elkaar door twee eiwitten met elkaar te combineren. Het ene, genaamd Eos, schakelt normaal gesproken altijd van groen naar rood onder invloed van violet licht, dat een detail van de moleculaire structuur aantast. Het andere is een zogeheten calmoduline-eiwit dat Ca²⁺ bindt.

De onderzoekers hebben net zo lang geknutseld tot ze een combinatie van die twee hadden waarbij het calmoduline via allostere regulering de kleurverandering van Eos afremt, en die rem er grotendeels weer afhaalt zodra het Ca²⁺ bindt. De verkleuring gaat dus een aantal keren sneller wanneer een neuron eenmaal vol Ca²⁺ is gelopen, en zolang je niet te lang belicht (denk aan een aantal seconden) kun je dat verschil uitstekend zien.

De genetische code voor deze eiwitten zetje vervolgens in je proefdieren, zodat ze het kleurtje in al hun neuronen hebben zitten. Het levert onder meer plaatjes op van zebravisjes waarin alleen de neuronen rood zijn die iets met zwembewegingen te maken hebben, en fruitvliegjes waaraan je ziet welke neuronen als eerste reageren op een bepaalde geurstof.

Helemaal perfect werkt het nog niet maar de onderzoekers zijn alvast begonnen om de eiwitten, al dan niet voorverpakt in zebravisjes of fruitvliegjes, tegen kostprijs te verspreiden onder collega-neurowetenschappers. Hoe sneller het idee populair wordt, des te harder zal de ontwikkeling gaan, zo hopen ze.

Genetisch in CaMPARI gemarineerde muizen worden de volgende stap.

bron: HHMI