Bellenblazen op microschaal

Om zoiets ingewikkelds als een levende cel te begrijpen kun je op verschillende manieren te werk gaan. Alle onderdelen en moleculen in de cel in kaart brengen en uitdokteren wat ze doen is een stap in de goede richting. Je kunt ook proberen iets te bouwen dat erop lijkt en het dan steeds wat ingewikkelder maken.

In Delft kiezen ze voor die tweede optie, vertelt dr. Siddarth Deshpande, postdoc-onderzoeker in de groep van Cees Dekker, hoogleraar Bionanowetenschappen aan de TU Delft. “Wij zijn ingenieurs en onze benadering is om een probleem eerst eenvoudiger te maken en daarmee te beginnen.” Dat eenvoudiger maken begint bij de keuze voor een specifiek proces om naar te kijken. Deshpande: “Onze interesse gaat uit naar celdeling. Hoe splitst een levende cel zich in tweeën? Om dat proces beter te begrijpen willen wij iets maken dat lijkt op een cel en dat zichzelf kan delen.”

Vochtblaasje

Heel eenvoudig gezegd is een levende cel een vochtblaasje van enkele micrometers groot (een micrometer is een duizendste millimeter) met een vettige wand. Deze zogeheten lipide bilaag zorgt ervoor dat de inhoud op z’n plek blijft. Wat hier heel sterk op lijkt zijn liposomen, holle belletjes met een vettige buitenkant die al voor allerlei medische en technische toepassingen worden gebruikt. Bijvoorbeeld om kankermedicijnen meer gericht in het lichaam af te geven.

“Ons plan was ook meteen om liposomen te maken, maar de bestaande manieren hadden allemaal te veel nadelen. De meest veelbelovende manier was een techniek waarmee je op microschaal werkt. Je mengt dan heel kleine vloeistromen met elkaar; een waterige stroom die de binnenkant van het liposoom vormt en een stroom die de vettige stoffen voor de wand bevat. Als je dat op de juiste manier doet, vormt zich om iedere waterige druppel die uit het buisje komt meteen een vettig laagje en dan heb je een liposoom. Je kunt het vergelijken met bellenblazen met zeepsop.”

Hoe goed het ook klinkt, toch was er een belangrijk nadeel. Het olieachtige oplosmiddel dat je nodig hebt om de vettige stoffen in op te lossen, is lastig te verwijderen. “Het duurt erg lang en bovendien krijg je niet alles uit de liposomen. Er blijft altijd oplosmiddel achter in de lipide bilaag en dat werkt niet als je een model voor een levende cel wilt maken.” Omdat vettige stoffen ook kunnen oplossen in alcoholen, probeerde Deshpande systematisch verschillende alcoholen uit. Onder andere 1-octanol en dat bleek een voltreffer.

Niet alleen leverde het gebruik van 1-octanol gelijkmatige liposomen, het oplosmiddel verwijderde zich daarna zelf! “Dat was echt een enorme verrassing. Zodra het liposoom was gevormd hoopte al het 1-octanol zich op in een uitstulping aan de zijkant die zich spontaan heel snel afsplitste tot een apart druppeltje”, aldus Deshpande. Het resultaat: zuivere liposomen zonder dat je zelf moet zuiveren.

Wurgen

De nieuwe techniek is OLA gedoopt: octanol-assisted liposome assembly. Eigenlijk een zijstap, want het uiteindelijke doel is celdeling nabootsen. Deshpande: “Daar gaan we nu mee verder, onder meer door eiwitten in de wand van de liposomen te bouwen die in levende cellen zorgen voor de samentrekking waardoor de cel zichzelf als het ware wurgt en zo de splitsing in gang zet.”